A STUDY OF SURFACE AND GROUNDWATER CONDITIONS IN THE AREA OF THE UNAUTHORIZED LANDFILL SITE
A STUDY OF SURFACE AND GROUNDWATER CONDITIONS IN THE AREA OF THE UNAUTHORIZED LANDFILL SITE
Abstract
The article examines the condition of surface and ground waters in the area of an unauthorized landfill site in the town of Karabulak, Republic of Ingushetia. For the study, 6 samples of surface and underground natural, surface and underground anthropogenic water were taken and analysed according to 36 different indicators.
Surveys showed increased magnesium and lithium content in surface and groundwater samples, and ammonium ion in the groundwater sample from the operating well. In all samples, exceedance of the maximum allowable concentration of hydrocarbonates and BOD5 was observed.
When analysing technogenic water (filtrate), excesses for chlorides, iron, manganese, arsenic, chromium, lithium, magnesium, phenol and oil products are observed. Concentrations of pollutants in technogenic water samples taken from under the body of the landfill are several times higher than in samples taken at the foot of the landfill. High values of dry residue, COD, BOD5 and hydrocarbonates were also determined.
1. Введение
Несанкционированные свалки являются одним из значимых факторов загрязнения, которые оказывают негативное воздействие на все природные компоненты: атмосферу, почву, воду. Свалки являются одной из крупных социальных проблем урбанизированных территорий и объектами высокого экологического риска загрязнения окружающей природной среды. Основным фактором, определяющим негативное воздействие полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО), является инфильтрация в пределах площади складирования отходов. Атмосферными осадками из свалочного тела вымываются тяжелые металлы и другие вещества, которые просачиваются в почву, накапливаются и отравляют поверхностные и грунтовые воды. Исследованию загрязнения поверхностных и подземных вод в районах размещения санкционированных и несанкционированных свалок в различных регионах РФ посвящено много работ
, , , .В настоящей работе рассматривается загрязнение поверхностных, грунтовых и фильтрационных вод на территории несанкционированной свалки для утилизации и хранения бытовых отходов ТБО, расположенной на юго-западной окраине г. Карабулак, Республики Ингушетия.
Ингушетия считается республикой с самой большой плотностью населения на территории Российской Федерации. Численность населения республики, по данным Росстата, составляет 488 043 чел. (2018). Плотность населения – 134,52 чел./км2 (2018). Быстрый темп роста населения приводит к большому количеству твердых бытовых отходов, которые складируются в местах, не предназначенных для хранения мусора
.
Рисунок 1 - Территория свалки
Подземные воды на площадке представлены четвертичным аллювиальным водоносным горизонтом, залегающим на глубинах более 5,0 м в мощной толще галечников. Питается водоносный горизонт за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгружается в нижележащий водоносный горизонт и в местную гидрографическую сеть. Состав фильтрата зависит от типа и возраста отходов, преобладающих физико-химических условий (аэробные или анаэробные), микробиологического и водного баланса полигона.
2. Методы и принципы исследования
Для комплексной оценки состояния поверхностной и подземной природной, поверхностной и подземной техногенной воды производился отбор проб для химического, микробиологического, паразитологического лабораторного анализа.
В результате обследования территории несанкционированной свалки были установлены следующие места отбора 6 проб воды:
– 1 проба поверхностной природной воды ПВ1 из затопленного карьера;
– 2 пробы техногенной воды, из них проба Ф2 из тела свалки и Ф1 проба отобрана из скопления фильтрата под телом свалки;
– 3 пробы подземной природной воды: проба ГВ1 отобрана из действующей скважины южнее участка изысканий, проба ГВ2 отобрана в месте выхода родника, проба ГВЗ из геологической скважины.
Для определения качества воды в месте размещения несанкционированной свалки были проведены физико-химические исследования
.Отбор проб проводился в соответствии с нормативными документами
, .Оборудование для отбора и емкости для хранения проб были свободны от загрязнений и не вносили изменений в состав пробы. Объем взятой пробы определялся соответствующим нормативным документом (НД) на метод определения конкретного показателя с учетом количества определяемых показателей.
Сроки хранения отобранных проб поверхностной воды, необходимость их консервации, способы хранения и транспортировки, а также объем необходимый для проведения анализа соответствовали требованиям нормативных документов и требованиям аналитических лабораторий, в соответствии с используемыми для проведения анализа методами ,
.Исследования отобранных проб проводились в ООО «Испытательный центр "Нортест"», г. Москва, с использованием сертифицированного оборудования.
3. Основные результаты
Лабораторные исследования проб природной поверхностной, грунтовой и техногенной (фильтрат) воды проводились по 36 показателям. По 18 показателям наблюдалось превышение ПДК (табл. 1). Значение ПДК приведено в соответствие с СанПиН 1.2.3685-21 .
Таблица 1 - Результаты анализа проб природной поверхностной, грунтовой и техногенной (фильтрат) воды, в которых наблюдалось превышение ПДК
№
| Место отбора | Поверхностная природная вода | Подземная природная вода | Техногенная вода | ПДК | ||||
Показатель | Ед. изм. | Затопленный карьер | Действующая скважина южнее участка изысканий | Место выхода родника | Геологическая скважи на | Скопления фильтрата под телом свалки | Из тела свалки
| ||
1 | Сухой остаток | мг/дм3 | 1214 | 338 | 1376 | 10920 | 14956 | >35000 | 1000 |
2 | ХПК | мг/дм3 | 42 | 30 | 20 | 48 | >30 000 | >30 000 | 30 |
3 | БПК5 | мгО2/дм3 | 6,30 | 7,50 | 5,00 | 7,20 | >1000 | >1000 | 4 |
4 | Хлориды | мг/дм3 | 21,5 | 53,7 | 29,6 | 17,8 | 2012 | 5393 | 350 |
5 | Сульфаты | мг/дм3 | 537,0 | 61,8 | 504,0 | 486 | 164 | 26,8 | 500 |
6 | Аммоний-ион | мг/дм3 | <0,05 | >150,0 | <0,05 | 0,40 | 0,72 | >150,0 | 1,5 |
7 | Гидрокарбонаты | мг/дм3 | 384 | 21 | 592 | 680 | 980 | 2200 | 10 |
8 | Железо | мг/дм3 | 0,15 | 0,058 | <0,04 | 0,097 | 4,24 | 18,8 | 0,3 |
9 | Марганец | мг/дм3 | 0,0012 | 0,0059 | <0,001 | 0,0058 | 0,17 | 0,53 | 0,1 |
10 | Кадмий | мг/дм3 | <0,0001 | <0,0001 | <0,0001 | <0,0001 | 0,00011 | 0,0017 | 0,001 |
11 | Мышьяк | мг/дм3 | <0,005 | <0,005 | <0,005 | <0,005 | 0,12 | 0,36 | 0,01 |
12 | Хром | мг/дм3 | 0,0027 | <0,002 | 0,0032 | 0,0044 | 0,43 | 0,70 | 0,05 |
13 | Литий | мг/дм3 | 0,047 | 0,042 | 0,066 | <0,015 | >2 | >2 | 0,03 |
14 | Магний | мг/дм3 | 63,8 | 1,19 | 62,1 | 61,2 | 154 | 378,0 | 50 |
15 | Нефтепродукты | мг/дм3 | <0,05 | 0,013 | <0,005 | <0,005 | >50 | >50 | 0,3 |
16 | Фенолы | мг/дм3 | <0,0005 | 0,0007 | <0,0005 | <0,0005 | 2,02 | 3,28 | 0,001 |
17 | Цианиды | мг/дм3 | <0,01 | <0,01 | <0,01 | <0,01 | >0,4 | >0,4 | 0,3 |
18 | Термотолерант-ные колиформные бактерии | КОЕ/100 мл | 30 | 4 | 7 | - | 1,8*102 | - | не >100 |
В пробах поверхностной природной воды из карьера наблюдается превышение предельно-допустимых концентраций (ПДК) по сухому остатку, химическому потреблению кислорода, БПК5, сульфатам, гидрокарбонатам, литию и магнию. Концентрация гидрокарбонатов имеет наибольшее значение и составляет 38,4 ПДК. Концентрация гидрокарбонатов определяет жесткость воды, значение которой критично для многих технических вод.
Повышенное содержание ХПК (1,4ПДК) и БПК5 (1,6ПДК) говорит о высоком проценте органики в поверхностной природной воде затопленного карьера.
Концентрация лития в поверхностной воде составляет 1,56 ПДК, а магния – 1,28 ПДК.
По результатам исследования в пробах грунтовой воды наблюдается превышения по следующим элементам:
– концентрация ион аммоний в пробе из действующей скважины, расположенной южнее участка исследований (ГВ1) составляет более 100 ПДК;
– концентрация лития в пробе из скважины ГВ1, составляет 1,4 ПДК и в пробе из родника (ГВ2) – 2,2 ПДК;
– концентрация магния в пробе из родника (ГВ2) и в пробе из скважины №5 (ГВ3) – 1,2 ПДК.
В пробах грунтовой воды также превышено количество сухого остатка: в пробе из родника составляет 1,4 ПДК, а в пробе из скважины №5 (ГВ3) – 10,9 ПДК. Во всех пробах наблюдаются высокие показатели БПК5, которые составляют от 1,3 ПДК, в воде из родника, до 1,9 ПДК в воде из скважины №5 и гидрокарбонатов от 2 ПДК в воде из действующей скважины до 68 ПДК в пробах из скважины №5.
В техногенной воде (фильтрат) во всех пробах наблюдаются превышения по сухому остатку от 15 ПДК, в пробе, взятой в месте скопления фильтрата, у подножия свалки в южной части участка, до 35 ПДК из скважины №25 из-под тела свалки. Наблюдается повышенное содержание ХПК, более 1000 ПДК и БПК5, более 250 ПДК в обеих пробах. Содержание гидрокарбонатов находится в диапазоне от 98 ПДК до 220 ПДК.
По результатам лабораторных анализов наблюдаются превышения по: хлоридам от 5,7 ПДК у подножья свалки до 15,4 ПДК в пробах, взятых из-под тела свалки; железу от 14,1 ПДК до 62,6 ПДК; марганцу от 1,7 ПДК до 5,3 ПДК; мышьяку от 12,0 ПДК до 36,0 ПДК; хрому от 8,6 ПДК до 14,0 ПДК; литию более 66,6 ПДК; магнию от 3,1 ПДК до 7,56 ПДК; нефтепродуктам более 166,6 ПДК; фенолу от 2020 ПДК до 3280 ПДК.
В скважине №25 (Ф2) наблюдаются превышения по аммоний иону (более 100 ПДК), по кадмию (1,7 ПДК), бенз(а)пирену (1,2 ПДК).
В скоплении фильтрата под телом свалки наблюдается очаг термотолерантных колиформных бактерий, численность которых превышает ПДК почти в 2 раза, что указывает на загрязнение техногенных вод продуктами жизнедеятельности человека и представляет собой микробиологическую опасность.
4. Заключение
Исследования, проведенные в районе размещения несанкционированной свалки, свидетельствуют о химическом загрязнении поверхностных и подземных вод.
В поверхностной природной воде из карьера наблюдается превышения ПДК по литию и магнию, и имеют значения 1,56 ПДК и 1,28 ПДК соответственно. Концентрация гидрокарбонатов составляет 38,4 ПДК и наблюдается повышенное содержание ХПК и БПК5, что говорит о высоком проценте органики.
Содержание в подземных водах ионов аммония превышают предельно-допустимую концентрацию более чем в 100 раз. Концентрация лития и магния также выше ПДК, в 2,2 и 1,2 раза соответственно. Отмечается повышенное содержание сухого остатка и гидрокарбонатов. Указанные изменения состава подземных вод свидетельствуют о техногенном воздействии полигона на качество подземных вод.
Анализ техногенной воды (фильтрата) показал превышение ПДК по хлоридам, железу, марганцу, мышьяку, хрому, литию, магнию, фенолу, а также нефтепродуктам. Концентрации загрязняющих веществ, взятых из-под тела свалки в 1,6-4,4 раза выше, чем в пробах, взятых у подножья свалки.
Фильтрат, проходя через толщу отходов, обогащается токсичными веществами и проникая через почву в грунтовые воды приводит к их загрязнению, что, может оказывать негативное влияние на характеристики питьевой воды родника, которая используется жителями.
Мышьяк, цианиды и фенолы относятся к веществам 2 класса опасности, являются токсичными веществами и при попадании с водой в организм человека могут вызвать серьезное отравление организма.