Геохимические аномалии: полигоны мусора

Производственная и бытовая деятельность человека неминуемо связаны с образованием твердых отходов. С каждым годом количество ТБО (твердых бытовых отходов) увеличивается. Так, сегодня на каждого жителя Беларуси ежегодно приходится 200- 300 кг бытового мусора. Умножив эти цифры на количество населения, проживающего в стране, получим около 3 млрд. тонн отходов в год.

Места складирования такого числа мусора требуют громадных территорий. Безусловно при проектировании мест под свалки для складирования ТБО основой является интерес охраны окружающей среды, но тем не менее по отношению к вмещающим породам и окружающим почвам такие свалки являются техногенными геохимическими аномалиями, т.к очистив наши города от присутствия мусора, мы создаем огромные полигоны ТБО в пределах других экосистем, нарушая естественную концентрацию химических элементов и их миграцию в почвенном покрове.

Геохимические аномалии полигонов ТБО проявляются в следующем:

• В свалочном грунте накапливаются такие микроэлементы, как серебро, вольфрам, молибден, никель, медь, свинец;
• Грунты свалок обладают и аномальными геофизическими характеристиками;
• Образование биогаза
• В толще свалки формируется техногенный водоносный горизонт. Как правило, уровни техногенного горизонта заметно превышают уровни нижележащих водоносных горизонтов, что связано с наличием в подошве свалки слабопроницаемого слоя, образовавшегося вследствие скопления тонкодисперсных фракций грунтов. Поверхностные воды, стекающие со свалки, также несут загрязняющие вещества и при движении их по прилегающим территориям загрязняют почвы, а попадая в открытые водные объекты, ухудшают их качество;
• Увеличение концентрации химических элементов в зависимости от времени эксплуатации полигонов ТБО. Наиболее отрицательно на окружающую среду влияет свалка после 3-4 лет от начала эксплуатации и впервые 15-20 лет после ее закрытия.

Предпосылкой формирования вышеперечисленных аномалий является морфологический и химический состав отходов. Усредненные данные химического состава ТБО в умеренной климатической зоне показывают преобладающее содержание в отходах азота, фосфора, калия и кальция. В состав мусора входят следующие компоненты: бумага, картон, пищевые отходы, дерево, металл черный, металл цветной, текстиль, кости, стекло, кожа, резина, обувь, камни, фаянс, пластмасса, прочее. Особенно велики сезонные колебания пищевых отходов - с 28% весной до 45% и более летом и осенью.

Морфологический состав мусора

Как было указано выше, одним из проявлений геохимической аномалии полигонов мусора является образование биогаза (свалочного газа). Гниение мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: асидогенов и метаногенов. Первые производят первичное разложение мусора на летучие жирные кислоты, а вторые перерабатывают эти летучие жирные кислоты в метан CH4 и диоксид углерода CO2. В результате образуется свалочный газ, состоящий из примерно 50 % метана CH4, 50% CO2, включая небольшие примеси H2S и органических веществ.

Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет.

Анализируя концентрацию метана и углекислого газа на территории Беларуси, можно отметить, что наибольший рост выбросов – более 73% – наблюдается как раз за счет роста накопления на ее территории бытовых и промышленных отходов.

Для урегулирования негативного воздействия на окружающую среду парниковых газов в декабре 1997 года в Киото был принят международный документ (Киотский протокол), который обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы метана и углекислого газа в 2008-2012 годах по сравнению с 1990 годом. Беларусь также подписала и ратифицировала данное соглашение. Согласно Пятому Национальному сообщению в соответствии с обязательствами Республики Беларусь по Рамочной Конвенции ООН об изменении климата общий объем выбросов парниковых газов от обращения с отходами в 2007 году составил 5 337 тыс.т. в эквиваленте CO2 или 6,1 % от общего объема выбросов парниковых газов вРеспублике Беларусь. В 2007 году эмиссии в данной категории источников превысили в два раза уровень эмиссий базового года (1990г.). Основной вклад вносят эмиссии СН4, составляющие 95,7% общих эмиссий в секторе. Увеличение выбросов ПГ в 2007г. по сравнению с базовым годом объясняется тем, что объем ТКО в республике постоянно растет из-за развития современного производства бытовых товаров и продуктов питания, повышением уровня их потребления, а также с совершенствованием системы учета отходов.

Международный опыт включает следующие способы утилизации ТБО:

• Захоронение на свалках – классический метод утилизации отходов. На подземных свалках США захоронено 84% от всего мусора страны, 90 % - в Англии, в Японии - 57 %. В среднем 74% от среднего количества ТБО в мире захоранивается на полигоне ТБО.
• Сжигание мусора. Очень часто таким способом пользуются французы - 35%, и японцы - 40%. В сжигании мусора есть свои плюсы: объём отходов можно уменьшить в 2-10 и также использовать побочные продукты горения. Негативным последствием сжигания отходов является дымовые газы и содержащиеся в них продукты горения, которые требуют очистки и как следствие удорожание стоимости строительства завода.
• Переработка и биотехнологии - самые высокотехнологичные методы утилизации ТБО. Одним из основных этапов такой технологии является обязательная сортировка мусора. При сортировке ТБО возможно и вторичное использование отходов в качестве сырья. Например, вторичное использование бумажной макулатуры, уменьшают расход сырья, экономят топливо.

В настоящее время всю большую популярность приобретает строительство газоуловительных установок на полигонах ТБО, что позволяет не только сократить выбросы парниковых газов в атмосферный воздух, но сэкономить на производстве электроэнергии и выработке тепла. Подобные проекты реализуются как на уже закрытых полигонах ТБО, так и новых или проектируемых полигонах.

Сущность последних проектов заключается в следующем:

• Строительство на территории полигона принимающей ёмкость (котлована), рассчитанного на 10—20 лет пользования. На дне котлована укладывается слой глины толщиной 1 м для предотвращения проникновения загрязненных вод в почву. В процессе строительства мусор вносится в котлован порциями в специальные ячейки, изолируемые глиной от предшествующих и последующих.
• После заполнения котлована, его закрывают «кровлей» — глиной, плёнкой, засыпают землёй, сверху высаживают траву. Котлован оснащается инженерными сооружениями для отвода жидких и газообразных продуктов разложения мусора.
• Полученный газ передаётся по трубопроводам на электростанции, котельные. В первые 2—3 месяца из закрытого котлована с мусором выходит, в основном, CO2. Затем начинается выделение полноценного свалочного газа, которое продолжается до 30—70 лет

Таким образом, для улучшения экологической обстановки в природных системах и выполнения соглашения Киотского протокола по снижению количества выбрасываемых парниковых газов безусловно необходимо внедрять как можно больше новых методов по использованию полигонов ТБО, в т.ч газоуловительных установок, и применять их комплексно, а не отдельно.

Федорович Ольга МГУ им. А.А.Кулешова ф-т естествознания 5 курс

Компания «ЭНЭКА» занимается разработкой предпроектных работ ( ТЭО, ОИ ), экологических работ (оформление экологического паспорта проекта, разработка документации по санитарно-защитным зонам, расчеты рассеивания загрязняющих веществ, проведение инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, разработка нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух ), экономических работ ( бизнес-план ), проектно-сметной документации по проектам установки газоуловительного оборудования и мини ТЭЦ на полигонах ТБО ( Установка для активной дегазации полигона ТКО Тростенец; Создание установки по получению свалочного газа и производство из его электрической и тепловой энергии на полигоне твердых коммунальных отходов в Оршанском районе Витебской области ). В настоящее время компания реализовывает несколько крупных проектом по данной тематике.

Опыт, уже накопленный в Беларуси, показывает, что подобные проекты не только экологичны, но и прибыльны.