Москва и Московская область – два первых по численности населения субъекта Российской Федерации. Здесь постоянно проживает более 15 млн человек и образуется более 5 млн т твердых бытовых отходов ежегодно.
Практически все отходы вывозятся на полигоны Подмосковья, количество которых достигает 90, а общая площадь превышает 800 га.
В подавляющем большинстве полигоны ТБО возникали стихийно, без учета природоохранных требований, в отработанных карьерах, различных выемках, котлованах. В частности, не принимались во внимание геологическое строение, гидрогеологические и ландшафтно-геохимические условия, сложившаяся социально-экономическая обстановка и культурно-исторический облик региона.
Защитные инженерные мероприятия как до начала, так и в процессе эксплуатации полигона не проводились. Эти обстоятельства способствуют негативному воздействию полигонов ТБО на окружающую среду.
Согласно п. 5.4. ТСН 30-308-2002 «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области» благоприятными для размещения полигонов признаются участки:
- открытые, хорошо проветриваемые, незатопляемые и неподтапливаемые, допускающие осуществление мероприятий и инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей среды;
- расположенные с подветренной стороны (для ветров преобладающего направления) по отношению к населенным пунктам и рекреационным зонам;
…- удаленные от аэропортов на 15 и более км, от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог на 200 м, от лесных массивов и лесопосадок, не предназначенных для рекреации, на 50 м;
- обеспечивающие соблюдение 500 м санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона;
- с уклоном в сторону населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий, лесных массивов не более 1,5%;
- с залеганием грунтовых вод при наибольшем подъеме, с учетом эксплуатации полигона не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов;
-с преобладанием в разрезе четвертичных отложений экранирующих пород (в т.ч. моренные суглинки), характеризующиеся коэффициентом фильтрации не более 10-7м/с;
-с развитым региональным водоупором (юрские глины), характеризующимся отсутствием "гидравлических окон" и значительных по площади трещиноватых зон;
- с отсутствием опасных геологических процессов (оползневые, карстово-суффозионные, овражная эрозия и т.д.).
К настоящему времени почти для всех действующих полигонов ТБО Московской области разработаны и прошли государственную экологическую экспертизу проекты строительства, реконструкции и рекультивации. В этих проектах речь идет чаще всего о реконструкции существующих участков захоронения отходов, и полигоны ТБО рассматриваются как «комплексы природоохранных сооружений, предназначенные для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов».
Основные отклонения от проектных решений, отмечаемые при эксплуатации полигонов ТБО Московской области, и связанные с ними экологические последствия заключаются в следующем:
1. Не соблюдаются нормативные углы откосов бортов полигона. Проектами всегда предусматривается заложение и выполаживание откосов на начальном этапе эксплуатации (реконструкции) полигона. Выполнить выполаживание откосов в дальнейшем (например, на конечном этапе эксплуатации) практически невозможно. Углы заложения откосов, фиксируемые сегодня, достигают и превышают 1:1 (более 45°) при нормативных 1:4 Несоблюдение углов заложения откосов приводит к тому, что на крутых откосах невозможно в дальнейшем провести работы по строительству противофильтрационного финального перекрытия и, как следствие, выполнить рекультивационные мероприятия (в том числе биологический этап), поскольку на откосах с заложением круче 1:3 не может работать строительная техника; на крутых откосах полигонов могут формироваться негативные инженерно-геологические процессы, выражающиеся в оползневых и обвальных проявлениях, а также образованиях размывов бортов временными потоками (заложение оврагов). Предел устойчивости – откос с углом заложения 1:2.
Заложение крутых откосов приводит к значительному (по сравнению с проектным) завышению объемов складируемых на полигоне отходов, что увеличивает срок существования полигона. В результате неконтролируемо возрастает воздействие полигона на окружающую среду до масштабов, существенно превышающих утвержденное в положительном заключении государственной экологической экспертизы.
2. В ряде случаев фактические границы полигона ТБО выходят за пределы землеотвода и соответственно площадь полигона превышает проектную. Проектными решениями всегда предусматривается перемещение отходов в границы землеотвода на начальной стадии реализации проекта. Такое отклонение от проектных решений сопровождается не только экологическими, но и юридическими последствиями.
3. Не проводятся работы по строительству дренажных систем для перехвата, сбора и отвода фильтрата (свалочной жидкости). Проектами строительства, реконструкции и рекультивации полигонов ТБО заложение дренажей всегда предусматривается на начальном этапе реализации проекта. В результате фильтрат, являющийся основным агентом воздействия полигонов ТБО на окружающую среду, в нарастающих объемах продолжает поступать в подземные и поверхностные воды. Отмечается планомерный рост концентраций загрязнителей в подземных водах ниже по потоку от полигона. Происходит значительное загрязнение поверхностных вод.
4. Ненадлежащее выполнение требований проекта по строительству противофильтрационных экранов связано с использованием для его строительства грунтов, не отвечающих инструктивным требованиям, нарушением сплошности экрана при его строительстве и сразу после начала эксплуатации. При строительстве экранов зачастую игнорируются требования к заложению дренажных систем.
5. Сооружения для перехвата и сбора биогаза (скважины, горизонтальные дренажи) закладываются, как правило, одновременно с финальным перекрытием. Такие сооружения практически не используются.
6. Отсутствие запроектированных вокруг полигонов ограждений может иметь негативные последствия, связанные с ветровым разносом отходов, проникновением на территории полигонов посторонних лиц и т. п.
Основная опасность – фильтрат.
Изначально отходы содержат влагу. На них продолжает концентрироваться атмосферная влага. Поступают подземные воды.
Начинается процесс выщелачивания - переход отдельных компонентов твердых веществ в омывающую жидкость с образованием раствора.
В отходах могут содержаться изначально опасные вещества. В процессе выщелачивания и далее происходит ряд химических реакций в растворах.
Полигон "Кучино" (Балашихинский район) находится в 150 м от д. Федино (при требованиях к размерам санитарно-защитной зоны - не менее 500 м), на 2 и 3 надпойменной террасе р. Пехорки. В результате фильтрат, вытекающий из тела свалки, загрязняет реки Полосня и Пехорка. Радиус почвенного загрязнения распространен на 800 м к югу от полигона.
Полигон "Тимохово", возникший на месте глиняного карьера, обслуживал 22 (из 32) района г. Москвы и за период с 1977 по 1989 гг. достиг площади 108,56 га. К началу 90-х годов фильтрат из полигона напрямую проникал в речку Бизяевку. Сейчас фильтрат продолжает поступать в Западный канал.
В нем содержится почти 700 ПДК азота аммонийного, около 200 ПДК меди и нефтепродуктов, примерно 70 ПДК железа, до 30 ПДК марганца и молибдена, около 15 ПДК фенола.
Полигон ТБО «Долгопрудный» расположен в промышленно-коммунальной зоне г. Долгопрудного. С севера и запада полигон граничит с территорией кладбища, с юга примыкают городские очистные сооружения и р. Бусинка, с запада на расстоянии 1 км – канал им. Москвы, с востока – земли Хлебниковского лесхоза. Ближайшей к полигону жилой застройкой является д. Лихачево, находящаяся в 900 метрах к юго-западу.
В результате деятельности полигона загрязняются грунтовые и поверхностные воды. Прохождение водопроводной сети по территории полигона создает угрозу загрязнения питьевой воды. Р.Бусинка - правый приток р. Яузы.
Полигон ТБО «Часцы» располагается на землях лесного фонда Звенигородского лесхоза. Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обоснование возможности использования участка для захоронения ТБО, а также инженерная подготовка основания проведены не были.
Полигон расположен на водораздельной поверхности рек Москва и Десна в пределах заболоченной впадины. Впадина прослеживается с севера на юг, ширина ее изменяется от 1100 м на севере до 400 м на юге.
На территории, занятой полигоном, имелась система дренажных канав для сброса поверхностных вод в ручей, и далее в р.Бутынь бассейна р.Десна.
Образовавшаяся насыпь отходов перекрыла часть водостока, что привело к заболачиванию участка леса вдоль автомобильной дороги (Можайское шоссе). Лес, расположенный на этом участке, погиб.
Одновременно в систему гидромелиорации начали поступать загрязняющие вещества с фильтратом из тела холма с захороненными отходами. Эти вещества беспрепятственно попадали в ручей и далее в реку.
Наиболее загрязнены дренажные воды в канавах у южной оконечности полигона (сторона, противоположная автодороге). Канавы не выполняют защитной роли. Общий ореол загрязнения поверхностных вод составляет 200-300 м вокруг полигона, а по ручью загрязнение прослеживается на 900-1000 м. Полигон интенсивно воздействует на поверхностные воды.
Минерализация слабоводоносного Микулинско-Калининского горизонта, не защищенного с поверхности (примыкает к техногенному водоносному горизонту в свалочном теле полигона) достигает 3,15 г/л (3,5 ПДК). Ореол загрязнения, как и по поверхностным водам, оценивается в 200-300 м.
В непосредственной близости находится дачный массив – ближайшие участки расположены не более чем в 200-400 м от границы площадки.
Загрязненной оказалась и почва вокруг полигона, причем среди загрязнителей имелись особо опасные вещества (мышьяк, кобальт) с превышением ПДК. Почва и растительность по суммарному показателю имели достаточно высокий фон загрязнения (65% проб имеют показатель, соответствующий умеренно опасному уровню загрязнения).
По проекту реконструкции предполагалось строительство ограничительной дамбы по периметру полигона с технологической дорогой по гребню дамбы; пруда-накопителя фильтрата и поверхностного стока; водоотводной канавы с внешней стороны дамбы для отвода незагрязненного поверхностного стока с прилегающих территорий; дренажа по периметру участка захоронения ТБО для сбора и отведения фильтрата.
Однако не решалась проблема поступления фильтрата в подземные воды через техногенный водоносный слой.
Существенным элементом мог стать кольцевой водоупорный экран по периметру участка складирования ТБО, исключающий выход фильтрата на окружающие территории.
Охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод во время эксплуатации должна обеспечиваться благодаря сочетанию геологического барьера и основной системы гидроизоляции полигона. В период пассивной фазы после закрытия полигона и вывода его из эксплуатации охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод, воздушного пространства предполагается обеспечивать сочетанием системы верхней гидроизоляции (защитный экран поверхности полигона) с защитным экраном основания полигона.
Однако проблемой оказалась неверная оценка того времени, в течение которого отходы в захоронении будут оставаться опасными для окружающей среды. Специалисты утверждают, что опасность будет сохраняться более 30 лет.
Система сбора фильтрата подвержена поломкам, пластиковая изоляция (если была уложена) старится, становится ломкой, в ней появляются трещины. Глиняный слой не препятствует продвижению фильтрата в окружающую среду, а лишь замедляет его. При проницаемости глины 10-7 см/с фильтрат проникает сквозь нее со скоростью около 2,5 см в год. Плотность глины можно сделать большей, но это практически не сказывается на скорости проникновения сквозь нее фильтрата. Просто вместо того, чтобы просачиваться микроскопическими струйками между частичек глины (этот процесс называется адвекционным транспортом), он начинает перемещаться преимущественно посредством молекулярной диффузии. Даже если повысить толщину глиняного слоя с минимальных 50 см до нескольких метров, это лишь еще больше отсрочит загрязнение подземных вод фильтратом, но отнюдь его не предотвратит. Покрытие захоронения рано или поздно непременно начнет пропускать влагу.
В составе органических веществ выделяют быстро-, средне- и медленно разлагаемые материалы. Они существенно различаются по своим физико- химическим свойствам и срокам биологического распада. Разложение "быстрых" фракций завершается в течение 2-4 лет, в то время как биоконверсия "медленных" протекает в течение десятилетий.
Считается, что наиболее интенсивно процесс протекает в первые 5 лет, за которые выделяется около 50% полного запаса СГ. В среднем газогенерация заканчивается в свалочном теле в течение 50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120-200 м3 на тонну ТБО.
Главным параметром процесса биодеструкции является соотношение С:N в массовых частях. Это соотношение должно составлять от 25/1 до 30/1.
Важна влажность массы. При повышенной влажности (более 50-60%) происходит в наибольшей степени набухание всех целлюлозосодержащих и лигниносодержащих компонентов. В водной среде на первых порах осуществляется лучший транспорт многих биохимических компонентов в том числе грибных и бактериальных ферментов ко всем видам субстрата (веществ биомассы).
Процесс разложения полисахаридов и одного из важнейших из них - целлюлозы происходит за счет биодеградации с образованием гидролитических фрагментов и моносахаридов. Этот процесс происходит за счет фермента целлюлазы, который продуцируется аэробными и анаэробными бактериями.
Угнетающее воздействие на процессы биодеградации оказывают тяжелые металлы.
Рекомендуется вариант непрерывного откачивании образующегося фильтрата с последующим пропусканием сквозь отходы. Это значительное ускоряет процессы выщелачивания и особенно ферментации и, соответственно, увеличение количества образующегося в отходах свалочного газа.
После прекращения выделения газов можно прекратить пропускание сквозь отходы фильтрата и начать промывку их чистой водой. При таком ускоренном промывании отходы могут стать безопасными, потеряв все вредные или разлагающиеся вещества, за вполне обозримый отрезок времени. Этот подход можно сочетать с двойной изоляцией и более надежной, системой мониторинга подземных вод (частота размещения, пробы с различных подземных уровней).
Есть еще одно обстоятельство, о котором следует напомнить. При несоблюдении технологии захоронения возможно возникновение условий для самопроизвольного возгорания органики (бумага, текстиль), что приводит к выбросам полиароматических углеводородов (ПАУ) - химических канцерогенов. Соответственно, при воздействии солнечного излучения на водные растворы ароматики, а также при горении пластмасс и органики могут образовываться соединения класса диоксинов (токсины, мутагены, канцерогены, тератогены), крайне устойчивых во внешней среде.
Эксперты полагают, что традиционный подход с герметизаций полигона не приносит практических результатов.
Снижение объемов образования фильтрата достигается при предварительном брикетировании отходов. Брикетирование позволяет в пять раз и более уменьшать объем отходов перед их захоронением. Плотность брикетов такова (1,2 т/м3), что они практически не впитывают влагу (и не отдают ее уже в виде фильтрата).
Влажность исходных ТБО составляет 40-50%, после прессования в кипы влажность составляет 18-10%. При этом проще собирать и очищать отделяемую при прессовании влагу. Сокращаются потребные площади земельных ресурсов, снижаются затраты на строительство полигона под захоронение ТБО, улучшается санитарно-гигиеническая и экологическая обстановка. Снижается образование метана в теле свалки (на 95%).
Еще большего эффекта можно достичь, используя предварительную сортировку отходов, извлекая из них утильные фракции (стекло, бумагу, металл, пластик и др.) для дальнейшей переработки. Объем подлежащего вторичной переработке сырья оценивается в зависимости от сезона от 18 до 23% от общего количества поступающих отходов.
Ручную обработку отходов необходимо производить на сортировочных линиях, с созданием специальных условий, учитывающих специфику труда: постоянная температура, кондиционирование воздуха, соблюдение правил безопасности и санитарной гигиены.
Сортировка и прессование являются основой построения экологически безопасной и доходной системы утилизации ТБО. Полигон коренным образом меняет свой облик. Тормозятся процессы гниения. Срок эксплуатации полигона продлевается в 2-3 раза, высотного - в 4-10 раз.
Сокращаются площади под полигоны, упрощается формирование высотных полигонов, резко сокращается количество техники и рабочих на полигоне. Исключаются характерные для утилизации ТБО экологические проблемы -загрязнение подземных вод и почв; пожары от возгорания биогаза; разнос инфекций; загрязнение территории вокруг полигона легким мусором; провалы, образующиеся при самоуплотнении отходов и разрушающие защитные слои.
Задержка реализации новых технологий утилизации отходов приводит к росту расходов бюджетов различного уровня и росту загрязнения окружающей среды.
Что же касается мусоросжигательных заводов, то это опасный и тупиковый путь.