ПОЛИГОНЫ ТКО В МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ: ТЕКУЩАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Клеванова Е.С.¹, Харламова М.Д.²

¹ORCID: 0000-0002-5973-010X, Студент-магистр, ²ORCID: 0000-0002-1032-4186, Кандидат химических наук, доцент, заведующая кафедрой экологического мониторинга и прогнозирования, Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Российский университет дружбы народов»

ПОЛИГОНЫ ТКО В МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ: ТЕКУЩАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Аннотация

Рассмотрены проблемы обращения с твердыми коммунальными отходами (ТКО) в Москве и Московской области. Приведены результаты исследования негативного воздействия полигонов ТКО (на примере Кулаковского полигона ТКО в Чеховском районе) на окружающую среду. Учитываются воздействия на атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды и почвенный покров. Рассмотрены существующие способы рекультивации полигона ТКО и оценены перспективы применения биоремедиация для рекультивации полигона. Представлены результаты расчета концентрации метана в результате проведения биоремедиации.

Ключевые слова: твердые коммунальные отходы, полигон, свалочный газ, загрязняющие вещества, рекультивация, аэробная биоремедиация.

Klevanova E.S.¹, Kharlamova M.D.²

¹ORCID: 0000-0002-5973-010X, Master student, ²ORCID: 0000-0002-1032-4186, PhD in Chemistry, Associate professor, Head of Chair of environmental monitoring and forecasting, Federal State Institution of Higher Professional Education “Peoples Friendship University of Russia”

LANDFILLS IN MOSCOW REGION: CURRENT ENVIRONMENTAL SITUATION AND PERSPECTIVES OF RECULTIVATION

Abstract

The treatment problems of solid domestic waste (SDW) in Moscow and the Moscow region are considered. Researching results of landfill’s negative impact onto the environment (on Kulakovskiy landfill example in the Chekhov district) are shown. The impact on the atmospheric air, surface and ground water and soil is taken into account. In the paper there is considered and evaluated an opportunity of bioremediation implementation  for the landfill remediation. The calculation results of the methane decreased concentration due to bioremediation are shown.

Keywords: solid domestic waste, polygon, landfill, landfill gas, pollutants, recultivation, aerobiotic bioremediation.

Согласно многочисленным исследованиям Московская область занимает лидирующую позицию в Российской Федерации по объему образования и захоронения твердых коммунальных отходов (ТКО). Так по информации Федеральной службы по надзору в сфере природопользования на территории города Москвы и Московской области в 2015 году образовалось 11,1 млн тонн твердых и прочих коммунальных отходов, при этом захоронению подверглось около 95% ТКО [1]. Кроме того, на территории Московского региона ежегодно образуется большое количество отходов строительства и сноса зданий, осадков сточных вод с очистных сооружений, а также промышленных, медицинских, биологических и древесно-растительных отходов.

Несмотря на появление в Московском регионе сортировочных и отходоперерабатывающих производств, большая часть отходов Москвы и Московской области по-прежнему продолжает вывозиться на полигоны, карьеры и свалки Московской области. По состоянию на 1 января 2016 года на территории Московского региона действуют 23 полигона ТКО, остаточная вместимость которых составляет около 40 млн тонн. При таком объеме образования ТКО мощности действующих полигонов хватит на 3-4 года работы. [1]

В Чеховском районе Московской области расположен огромный полигон ТКО, который практически находится в черте города. По словам местных жителей, ещё в 2002 году на этом месте располагалось чистое озеро. В настоящее время – это огромная свалка, где обитают полчища крыс и летают огромные чайки, а в лесах вокруг полигона ТКО бездомные работники свалки оборудовали настоящие трущобы. Кроме этого, объемы поступающего мусора не только из г. Чехов и Чеховского района, но из соседних районов, значительно превышают расчетные, который составляют 164 тонн/сутки или 21 тонна/час (рис. 1, 2).

Рис. 1 - Реальные размеры Кулаковского полигона

Рис. 2 - Состояние «Кулаковского» полигона ТКО (данные на 01.11.15) [2]

Действующий полигон для захоронения коммунальных и приравненных к них промышленных отходов «Кулаково» функционирует в отработанном карьере с 1966 года. На полигон доставляются твердые коммунальные отходы г. Чехова и других населенных пунктов региона, наиболее крупными поставщиками промышленных отходов являются Чеховский полиграфических комбинат, шинный регенераторный завод, мебельный комбинат и некоторые другие предприятия. Эксплуатация объекта была начата без предварительной инженерной подготовки основания площади складирования (без необходимой гидроизоляции) ТКО: промышленные отходы укладывались непосредственно на дно выработанного песчаного карьера.

Полигон расположен в западной части карьера, примерно в 5 км к югу от г. Чехова, в 200 м восточнее «старого» Симферопольского шоссе (М-2), в 500-600 м южнее деревни Манушкино (рис. 3). В нескольких километрах от полигона находится санаторий «Русское поле», на базе которого по Указу президента РФ в 2014 году [3] был создан лечебно-реабилитационный научный центр для детей с онкологическими и гематологическими заболеваниями.  Кулаковский карьер в целом представляет собой выемку, сравнительно изометричной формы, шириной около 400 метров, вытянутую с запада на восток примерно на 850-900 метров. Глубина карьера по отношению к самому высокому, северо-восточному, борту колеблется в пределах 20-22 метров.  Западная часть карьера, площадью 13,62 га, длительное время использовалась для складирования коммунальных отходов и в настоящее время заполнена практически до отметок естественного рельефа и выше, очень небольшой участок в восточной части свободен от отходов и покрыт выросшим уже после закрытия карьера лесом (берёза, осина, кустарники). Небольшой участок у центральной части карьера, у северного борта (треугольной формы), площадью примерно 2 га, относится к ранее рекультивированным землям. Здесь выполнены выполаживание борта, то есть снижение наклонной поверхности отвалов полигона до нормального угла по требованиям рекультивации ландшафта, и лесовосстановление – посадка сосны.

Рис. 3 - Административная схема размещения полигона ТКО «Кулаково»: I - Участок, где планируется продление жизненного цикла и рекультивация полигона; II - Участок территории «обременения», находящийся в процессе рекультивации в соответствии с договором № П-06-12 ОАО «ПромЭкоТех» от 11.07.0214г. и сельским поселением Стремиловское.

 

Общая площадь карьера в современном контуре составляет 26,92 га, в том числе:

• 13,62 га – территория действующего полигона (по земельному отводу);
• около 2 га – ранее рекультивированный участок карьера;
• 6,04 га – так называемая «территория обременения», т.е. территория складирования ТКО за пределами земельного отвода;
• 5,26 га – часть территории карьера, свободная от ТКО, частично покрытая растительностью в результате самозасорения.

Основными объектами негативного воздействия полигона ТКО «Кулаковский» на атмосферный воздух являются выбросы свалочного газа (метан – 2418,009 т/год, диоксид углерода – 39,396 т/год; сероводород – 0,028 т/год и аммиак – 1,749 т/год), образующиеся при биодеструкции органической части отходов и обуславливающие неприятный запах в зоне воздействия, то есть около 500 м, а также выбросы продуктов сгорания топлива при работе транспорта и технике, занятой на технологических участках объекта. Данные о фоновых концентрациях этих веществ приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Данные фоновых концентраций загрязняющих веществ

Наименование вещества	Выбросы, т/г
Диоксид углерода	3,569390
Метан	1,749000
Сероводород	0,003450
Аммиак	0,133000

 

На соседние поверхностные водные объекты негативно влияют загрязненные сточные воды (фильтрат), образующиеся при вымывании компонентов отходов из толщи свалочного тела с последующей горизонтальной миграцией в бассейн р. Сухой Лопасни. Такая ситуация стала возможной из-за недостаточного качественного выполнения проектных природоохранных мероприятий. В то же самое время, фильтрат оказывает негативное влияние на подземные воды при вертикальной фильтрации в первый от поверхности водоносный горизонт.

Негативное влияние полигона ТКО на почвенный покров выражается, прежде всего, в замусоривании и загрязнении почв.  Замусоривание происходит из-за раздувания ветром содержимого полигона, а также в результате стихийного выброса мусора с автомашин. Ширина зоны замусоривания составляет от 100 до 500 метров. Согласно данным многих авторов [4,5,6], в результате раздувания пылевых частиц и водного стока с полигона, в почвах образуются техногенные ореолы токсичных микроэлементов: марганца, кобальта, меди, свинца, цинка и др., что было подтверждено результатами проведенных исследований (табл. 2). Как видно из таблицы, загрязнение почвы в радиусе нескольких сот метров достигает значений, превышающих фоновые в десятки раз.

Таблица 2 - Содержание загрязняющих веществ в почве

Вещество	Содержание в почве, мг/кг		Фон	ПДК	ОДК*
	Минимальное значение	Максимальное значение
Барий	172	452	203	-	-
Ванадий	18	52	83	150	-
Кадмий	<0,05	1	0,3		1(2)
Кобальт	4,7	107	7,2	-	-
Марганец	187	1099	900	1500	-
Медь	5,7	476	27	-	66(132)
Молибден	0,1	2,6	1	-	-
Мышьяк	2	13	3	2	5(10)
Никель	7,8	108	20	-	40(80)
Олово	0,6	11	5,2	-	-
Свинец	7,9	270	26	32	65(130)
Стронций	38	96	30	-	-
Сурьма	<0,05	2,1	0,2	4,5	-
Хром	14	38	46	-	-
Цинк	36	187	50	-	110(220)

Примечание: *ОДК для суглинистых и глинистых почв со значением pH (KCl) <5,5, в скобках – при pH (KCl) ˃5,5  

Оценивая загрязнение почв с точки зрения опасности загрязнения подземных вод, можно сделать предположение, что в почвенном покрове в зоне влияния полигона ТКО будет формироваться вторичный источник загрязнения. В почве будут накапливаться повышенные количества таких элементов, как цинк, никель, свинец, марганец, хром, ванадий, олово, кобальт, причем как обычно и наблюдается при техногенном загрязнении, доля подвижных форм достаточно велика. Поступление данных элементов в подземные воды может осуществляться с инфильтрующимися, в особенности с кислыми, атмосферными осадками. Загрязнение почвенного покрова может происходить в результате поступления загрязнителей при распылении или с поверхностным стоком.

В настоящее время ведётся комплекс проектно-изыскательных работ по продлению жизненного цикла полигона и территории обременения и его рекультивации. Существует несколько возможных вариантов рекультивации Кулаковского полигона:

1) Вывоз накопленных отходов на другую территорию для дальнейшей вторичной переработки и захоронения неиспользуемых компонентов. В условиях Московского региона данный подход не возможен, так как отсутствуют незагруженные полигоны подобной мощности и, наиболее важен тот факт, что после вскрытия места залегания ТКО в непосредственной близости от массовой жилой застройки может возникнуть загазованность жилого массива свалочным газом.

2) Использование дополнительного укрытия: специального защитного слоя из глинобитных материалов, полностью блокирующего диффузионный выход свалочного газа в атмосферу. Поверх защитного укрытия укладывается плодородный слой почвы и формируется естественный газон. Данный способ ремедиации является очень длительным, изменяет форму рельефа и, кроме этого, после проведения всех работ доступ граждан на данную территорию запрещается.

3) Применение технологии аэробной биоремедиации, которая позволяет в короткий срок полностью исключить процессы газообразования и образования фильтрата, перевести массу ТКО в стабильное и инертное состояние. В результате применения данной технологии формируется абсолютно экологически безопасная зона, пригодная для последующего использования в рекреационных целях.

Последний способ является наиболее эффективным. Аэробная биоремедиация представляет собой комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала естественного биоценоза бактерий, растений, грибов, насекомых, червей и других микроорганизмов. Она предполагает перевод анаэробных процессов разложения органических компонентов, происходящих в теле полигона, в аэробные, конечными продуктами которого являются углекислый газ, вода и компост. Использование метода биоремедиации приводит к:

• устранению выделения парникового газа (метана) в свалочном газе и запаха гниения отходов;
• очищению дренажных вод;
• ускорению деструкции органической составляющей ТКО;
• устранению разноса ветром легких фракций и пыли;
• преобразованию анаэробной среды микроорганизмов в аэробную;
• продлению срока эксплуатации полигонов ТБО на несколько лет;
• уплотнению тела полигона (методом трамбовки);
• экономии земли или освобождению ее для различных направлений целевого использования.

Согласно проведенным расчетам по методике [7], в результате проведения биоремедиации концентрации метана, как основного и наиболее опасного компонента парниковых газов, может снизиться (при учете, что 95% метана будет утилизироваться) до 19,2 т/год.

В настоящее время данный способ биорекультивации уже успешно применятся на полигоне ТКО «Некрасовка» в Юго-Восточном районе города Москвы, где к 2017 году планируется превратить территорию свалки в рекреационную зону, на которой появится парк семейных развлечений [8].

Таким образом, технология аэробной биоремедиации является наиболее современным и целесообразным, с точки зрения защиты окружающей среды, способом рекультавации полигонов, однако вопрос экономической целесообразности применения этого метода остается открытым, так как требует учета конкретных природных, географических, климатических, технологических и социальных факторов в каждом конкретном случае.

Список литературы / References

1. Министерство экологии и природопользования Московской области информационный выпуск «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды московской области в 2015 году» [Электронный ресурс] // – 2016. – URL: http://mep.mosreg.ru/meropriyatia/analiticheskie-doklady-i-obzory-informatsionnogo-kharaktera-podgotovlennye-ministerstvom/ (дата обращения: 24.10.16).
2. Полякова Ю. Кулаковский полигон ТБО [Электронный ресурс] / Ю. Полякова // – 2016. – URL: https://lenta.ru/articles/2016/07/27/greenshield (дата обращения: 10.16).
3. ЛРНЦ «Русское поле» ФГБУ ФНКЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева» Минздрава России [Электронный ресурс] // – 2014. – URL: http://lrnc.ru/news/21-torzhestvennoe-otkrytie-lrnts-russkoe-pole.html (дата обращения: 24.10.16).
4. Плющ Л.В. Снижение техногенной нагрузки в районах складирования и захоронения отходов добычи и переработки минерального сырья / Л.В. Плющ [Электронный ресурс] // – – URL: http://www.giab-online.ru/files/Data/2006/10/10_Plyushch10.pdf (дата обращения: 24.10.16).
5. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду / М.А. Пашкевич – СПб: Наука, 2000. – 230 с.
6. Ерошина Д.М. Экологические аспекты захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах / Д.М. Ерошина, В.В. Ходин, В.С. Зубрицкий– Минск: Бел НИЦ «Экология», 2010. – 152 стр., ил.
7. Российская Федерация. Справочное руководство по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации [принят Министерством природных ресурсов и экологии России 16.04.2015] [Электронный ресурс] // – – URL: http://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=140995 (дата обращения: 24.10.16).
8. Перепечко А. Некрасовка: как можно преобразить полигон ТБО [Электронный ресурс] / А. Перепечко // – 2015. – URL: http://ekogradmoscow.ru/novosti/nekrasovka-kak-mozhno-preobrazit-poligon-tbo (дата обращения: 24.10.16).

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ministerstvo jecologii i prirodopol’zovanija Moskovskoj oblasti informacionnij vipusk “O sostojanii prirodnyh resyrsov i okruzhajushhej sredy Moskovskoj oblasti v 2015 gody” [The Ministry of environment and natural management of Moscow region news release “"On the state of natural resources and the environment of the Moscow region in 2015"] [Electronic resource] – 2016. – URL: http://mep.mosreg.ru/meropriyatia/analiticheskie-doklady-i-obzory-informatsionnogo-kharaktera-podgotovlennye-ministerstvom/ (accessed: 24.10.16). [in Russian]
2. Poljakova Ju. Kulakovskij polygon TBO [Kulakovskii SDW landfill] [Electronic resource] / Ju. Poljakova // – 2016. – URL: https://lenta.ru/articles/2016/07/27/greenshield (accessed: 10.16). [in Russian]
3. LPNC “Russkoe pole” FGBU FNKC DGOU im. Dmitrija Rogachjova” Minzdrav Rossii [MTRC of “Russian field” FSBI Federal Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology of Dmitry Rogacheva" The RF Ministry of health] [Electronic resource] // – 2014. – URL: http://lrnc.ru/news/21-torzhestvennoe-otkrytie-lrnts-russkoe-pole.html (accessed: 24.10.16). [in Russian]
4. Pljushh L. V. Snizhenie tehnologicheskoj nagruzki v rajone skladirovaniya i zahoroneniya othodov dobichi i pererabotki mineral’nogo sir’ya [The reducing the anthropogenic impact in the areas of storage and waste disposal from the mining and processing of mineral raw materials] [Electronic resource] // – – URL: http://www.giab-online.ru/files/Data/2006/10/10_Plyushch10.pdf (accessed: 24.10.16). [in Russian]
5. Pashkevich M. A. Tehnogennye massivy i ih vozdejstvija na okruzhajushhuju sredy [Technogenic masses and their impact on the environment] / M. A. Pashkevich – SP: Nauka, 2000. - 230 p. [in Russian]
6. Eroshina V.S. Jekologicheskie aspekty zahoronenija tverdyh kommunal’nyh othodov na poligonah [Environmental aspects of disposal of solid domestic waste in landfills] / D.E. Eroshina, V.V. Hodina, V.S. Zubrickij – Minsk: Bel NIC “Ecologija” [Belarusian Research Center "Ecology"], 2010. – 152 p. il. [in Russian]
7. Rossijskaja Federacija. Spravochnoe rukovodstvo po provedeniju dobrovol’noj inventarizacii vibrosov parnikovyh gazov v sub’ektah Rossijskoj Federacii [prinjat Ministerstvom prirodnih resyrsov i jecologii Rossii 16.04.2015] [Russian Federation. Reference Manual for the voluntary inventory of greenhouse gas emissions in the Russian Federation] [adopted by the Natural Resources and Ecology Ministry of Russia 04.16.2015] [Electronic resource] // – – URL: http://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=140995 (accessed: 24.10.16). [in Russian]
8. Perepechko A. Nekrasovka: kak mozhno preobrazit’ polygon TBO [Nekrasovka: how to transform the SDW landfill] [Electronic resource] / A. Perepechko // – 2015. – URL: http://ekogradmoscow.ru/novosti/nekrasovka-kak-mozhno-preobrazit-poligon-tbo (accessed: 24.10.16). [in Russian]