Эколого-геохимическая оценка прилегающих территорий полигона коммунальных отходов г. сортавала
(РЕСПУБЛИКА КАРЕЛИЯ)
Агафонова Е.К. (СПбГУ, Санкт-Петербург), [email protected];
Подлипский И.И. доц., к. г.-м. н. (СПбГУ, Санкт-Петербург), [email protected]
ECOLOGICAL-GEOCHEMICAL ESTIMATION OF THE ADJOURNING TERRITORIES OF THE RANGE OF COMMUNAL WASTES FROM SORTAVAL (REPUBLIC OF KARELIA)
Agafonova E.K. (SPbU, Saint-Petersburg);
Podlipskiy I.I. (SPbU, Saint-Petersburg).
Свалки и полигоны твёрдых коммунальных отходов (ТКО), находящиеся на разных фазах жизненного цикла, различные по морфологическому составу и объёму отходов, площади захоронения, высоте и герметичности тела, распространены повсеместно и занимают большие территории. Захоронение ТКО сопровождается долговременными эмиссиями поллютантов и безвозвратной потерей вторичных материальных ресурсов [1].
Основной целью данного исследования, проведённого в ходе учебно-производственной практики, является эколого-геохимическая оценка состояния территорий, прилегающих к зоне складирования отходов по вторичным геохимическим ореолам рассеивания тяжёлых металлов (ТМ), а именно Zn, Cu, Pb, Mn, Cr, Ni, Co. Объектом исследования является эколого-геологическая система полигона ТКО г. Сортавала (административный центр Сортавальского района республики Карелия).
Для достижения поставленной цели полигон ТКО рассматривался как эколого-геологическая система [4]: «зона складирования (свалочное тело) – окружающая среда (прилегающие территории)». Данная система представляет собой совокупность абиотических элементов литогенной сферы и биоты, включая человека. Эти элементы системы находятся в функциональных отношениях и связях между собой, образуют определённую целостность и единство [5]. В подобных системах центральную часть представляет природно-техногенное геологическое тело, сложенное техногенным биогеохимически активным грунтом. Процессы трансформации такого грунта приводят к загрязнению окружающей среды жидкими, газообразными и твёрдыми продуктами разложения и компонентами свалочного грунта.
Методика работы.Изучаемый полигон находится в 15 км от г. Сортавала (республика Карелия, Сортавальский район). Согласно официальному ответу администрации города на запрос о посещении с образовательными целями в 2015-2016 г., данный полигон является несанкционированным. Полигон представляет собой неорганизованную свалку разнородных отходов, находящуюся на территории леса. Свалочное тело сложено бытовыми и муниципальными отходами. Площадь полигона составляет 6,4 га, мощность свалочных грунтов – 1,5-3 м.
Для оценки состояния прилегающих к полигону ТБО территорий была составлена сеть из восьми параллельных профилей с шагом 100×100 м, по которой выполнялись литогеохимическая съёмка (56 проб).
Отбор и подготовка проб почв производилась согласно ГОСТ №28168-89. Анализ содержания тяжёлых металлов (Zn, Cu, Pb, Mn, Cr, Co, Ni) был проведён помощи портативного РФА анализатора Delta S1 TITANSP.
Результаты и их обсуждение.При эколого-геохимической оценке состояния системы «свалочное тело – прилегающие территории» в качестве основного параметра загрязнения было выбрано содержание тяжёлых металлов (Zn, Cu, Pb, Mn, Cr, Ni, Co) в компонентах окружающей природной среды. Установленные в ходе исследований диапазоны содержаний этих элементов представлены в таблице.
Анализ данных свидетельствует о том, что содержание основных загрязняющих металлов в поверхностном слое почв снижалось в ряду Cu>Pb>Mn>Ni>Cr>Zn>Co. По величине вариации содержания исследуемые металлы можно расположить в ряд Zn (44,58%) > Cu (36,43%) > Pb (34,97%) > Ni (30,19%) > Co (28,34%) > Mn (27,32%) > Cr (27,19%).
Установленный факт высокой вариации содержания цинка в совокупности может указывать на его постоянное поступление в почвы (вероятно, в виде раствора в составе жидкой фазы ТБО).
Среднеарифметические значения содержаний исследуемых элементов, рассчитанные без учёта аномально высоких концентраций, также превышают фоновые значения для цинка в 1,79 раз, для меди в 6,61 раза, для свинца в 3,27 раза, для марганца в 2,97 раза, для хрома в 1,84 раза, для никеля в 2,50 раза, для кобальта в 1,41 раза. Данные статистической обработки показывают, что 75% выборки по всем элементам превышают фоновые значения в несколько раз (табл.). Этот факт свидетельствует о высокой степени негативной техногенной нагрузки на прилегающие к полигону территории.
Таблица
Результаты обследования поверхностного слоя почв (ppm)
| Х.Э. | Фон | Среднее | Min | Max | Квартиль | Станд. откл. | Квар, % | |
| 25% | 75% | |||||||
| Zn | 37,2 | 66,5 | 37,6 | 120,6 | 57,2 | 74, 3 | 16,5 | 44,5 |
| Cu | 18,5 | 113,3 | 104,7 | 124,5 | 107,4 | 120,9 | 6,7 | 36,3 |
| Pb | 15,5 | 50,7 | 47,1 | 77,0 | 48,2 | 51,0 | 5,4 | 34,9 |
| Mn | 837,7 | 612,1 | 917,2 | 812,0 | 890,9 | 77,0 | 27,2 | |
| Cr | 47,3 | 87,1 | 59,2 | 102,2 | 77,4 | 98,7 | 12,8 | 27,1 |
| Ni | 27,5 | 68,7 | 46,8 | 83,1 | 61,6 | 75,0 | 7,4 | 30,1 |
| Co | 11,6 | 16,3 | 11,7 | 24,0 | 13,4 | 19,2 | 3,9 | 28,4 |
Для оценки степени полиэлементного загрязнения прилегающих к зоне складирования территорий был рассчитан индекс суммарного загрязнения почв тяжёлыми металлами Zc по формуле:
,
где Kci – коэффициенты концентрации элементов, n – количество элементов, для которых коэффициенты концентрации больше единицы.
В качестве фоновых значений при расчёте коэффициентов концентрации исследуемых элементов были взяты их концентрации в зональных почвах, находящихся вне сферы локального антропогенного воздействия [6].
Согласно существующим нормативам, почвы при величине показателя Zc менее 16 у.е. относятся к категории «допустимого» загрязнения, 16 – 32 к «умеренно-опасной», 32 – 128 к «опасной», более 128 – к «чрезвычайно опасной».
Карта-схема распределения показателя Zc на прилегающих к полигону ТБО г. Сортавала (рис.) свидетельствует о том, что загрязнение почв не выходит за пределы умеренно-опасных значений (Zc 16 – 32). При этом участки с Zc более 16 расположены по периметру свалочного тела и к юго-востоку от него, что согласуется с уклоном местности и направлением движения потока поверхностных и грунтовых вод, которые стекают в Ладожское озеро.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Подлипский И.И. Геоэкологическая оценка прилегающих территорий полигона бытовых отходов г. Питкяранта (республика Карелия). // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2013. Вып. 3. С. 48-56.
2. Подлипский И. И. Эколого-геологическая характеристика полигонов бытовых отходов и разработка рекомендаций по рациональному природопользованию: автореф. дис. канд. геол.-минерал. наук. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. 24 с.
3. Подлипский И. И. Полигон бытовых отходов как объект геологического исследования. // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2010. Вып. 1. с. 15-31.
4. Почвы Карелии: геохимический атлас / Н.Г. Федорец, О.Н. Бахмет, А.Н. Солодовников, А. К. Морозов; [отв. ред. В. И. Крутов] Российская акад. наук, Карельский науч. центр, Ин-т леса. - Москва: «Наука», 2008, 325 с.
Рис.Карта-схема распределения показателя Zc в поверхностном слое почв прилегающих к полигону ТБО г. Сортавала территорий