Комплексная оценка экологической опасности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области

Любомирова, Васелина Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Комплексная оценка экологической опасности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Комплексная оценка экологической опасности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области"

На правах рукописи

Любомирова Васелина Николаевна

.КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ СВАЛОК ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В СЕЛЬСКИХ РАЙОНАХ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 — Экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

12 ДЕК 2013

005543497

Ульяновск - 2013

005543497

Работа выполнена на кафедре биологии, генетики, паразитологии и экологии Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П. А. Столыпина»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Романова Елена Михайловна

доктор биологических наук, профессор

Горбачев Владимир Николаевич

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», профессор кафедры биологии, экологии и природопользования

Тихомирова Елена Ивановна

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.», заведующая кафедрой экологии

Ведущая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»

Защита состоится «25» декабря 2013 г. в 14.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.278.07 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет» по адресу: г. Ульяновск, ул. Набережная реки Свияги, д. 106, корп. 1, ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета, а с авторефератом - на сайте вуза - .http://ppo.ulsu.ru и на сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации - .http://vak.ed.gov.ru.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432017, г.Ульяновск, ул. Л. Толстого, д. 42, Ульяновский государственный университет, отдел послевузовского профессионального образования.

Автореферат разослан «23» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии имени П.А. Столыпина (тема № 01.200.203527).

Актуальность темы. Несанкционированные свалки бытовых отходов традиционны для сельских поселений. Характерными чертами несанкционированных свалок является временная изменчивость по объему и составу, непредсказуемость развития химических процессов в толще свалочных тел, расползание и захват новых территорий, (Шнайдер И.М.,2002; Бабак В.В., Грибанова Л.П.,1997).

Отходы потребления, ставшие свалочными телами, включают опасные вещества с высокой токсичностью и реакционной способностью. Под действием атмосферных осадков они вымываются, загрязняя почву, поверхностные и грунтовые воды. Современная свалка — некое подобие биореактора, в котором деструкция слежавшихся свалочных тел под действием анаэробной мик-робиоты, сопровождается выделением пожароопасного метана и диоксида углерода. Несанкционированные сельские свалки повсеместно поджигаются, чтобы уменьшить объем свалочных тел; при горении свалочных тел, содержащих современные полимерные материалы, окружающую среду загрязняет высокотоксичная хлорооганика: диоксины, фенолы, полициклические ароматические углеводороды и др. Вместе с тяжелыми металлами они относятся к числу приоритетных загрязнителей биосферы. (Пурмаль А. П., 1998; Малов А. М., Карпова Л. С., Петров А. Н., Семенов Е. В. 2001).

Почвы сельских свалок небезопасны в эпидемическом и гигиеническом отношениях из-за густой заселенности бездомными животными — собаками и кошками, из-за стай птиц, интенсивно размножающихся грызунов, насекомых. Все эти животные являются переносчиками инфекций и инвазий (Албо-ров И.Д., Степанова С.В.,2002).

Негативное влияние несанкционированных свалок на окружающую среду и человека очевидно, поскольку в экосистемах и в биосфере в целом происходит постоянный обмен между биотическими и абиотическими компонентами веществом, энергией и информацией.

Цель работы: Провести комплексные исследования почв несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области и выявить основные химические и биологические загрязнители.

В задачи исследования входило:

1. Провести обследование и выявить крупные несанкционированные свалки в сельских районах области, охарактеризовать размеры, состав, ландшафтную приуроченность, близость к объектам повышенной биологической опасности (скотомогильникам и сибиреязвенным захоронениям).

2. Провести исследование почв свалок на содержание тяжелых металлов.

3. Оценить уровень биологической опасности свалок по санитарно- микробиологическим и санитарно-паразитологическим показателям.

4. Провести биотестирование и оценить интегральную токсичность почв свалок.

5. Исследовать уровень радиоактивности на территориях свалок;

6. Выявить стойкие органические загрязнители почв свалок.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В сельских районах Ульяновской области выявлено 10 крупных несанкционированных свалок ТБО с высоким уровнем экологической опасности;

2. Почвы всех несанкционированных сельских свалок по уровню биологического загрязнения относятся к категории «опасных» и «чрезвычайно опасных»; свалки Ульяновского, Чердаклинского, Сурского, Карсунского районов расположены в опасной близости к сибиреязвенным захоронениям и скотомогильникам.

3. Высокая интегральная токсичность почв несанкционированных свалок обусловлена стойкими органическими загрязнителями, образующимися при горении свалочных тел и тяжелыми металлами, в концентрациях превышающих ПДК.

Научная новизна. Впервые в сельских районах Ульяновской области исследованы крупные несанкционированные свалки ТБО и охарактеризованы их основные химические и биологические контаминанты. Для всех крупных несанкционированных свалок характерно спорадическое котлованное захоронение свалочных тел и сжигание ТБО для уменьшения их объемов. В Сур-ском, Карсунском, Чердаклинском, Ульяновском, районах несанкционированные свалки примыкают к сибиреязвенным захоронениям и скотомогильникам.

Почвы всех свалок загрязнены опасной для человека и животных гель-минтофауной, включающей разные морфотипы пропагативных стадий гельминтов: Ascaris sp., Toxocara sp., Т. leonina, N. vitulorum, Metastrongylus sp., P. equorum, яйца трихоцефалидного типа (принадлежащие, к родам Trichocephalus, Capillaria и Thominx), онкосферы цестод сем. Taeniidae и яйца трематод сем. Opistorchidae и A. Alata.

По санитарно-микробиологическим показателям почвы сельских свалок относятся к категории «опасных» и «чрезвычайно опасных».

Установлено, что почвы несанкционированных свалок загрязнены тяжелыми металлами, а также хлорорганикой и поверхностно-активными углеводородами (ПАУ), образующимися при горении свалочных тел.

Теоретическая и практическая значимость. Проблема промышленных и бытовых отходов получила статус «глобальной» еще в 70 годы прошлого века. До настоящего времени человечество мало продвинулось в ее решении. Отходы цивилизации уже сейчас способны превысить утилизационные мощности биосферы. Поэтому комплексные исследования, расширяющие представления о биологических и химических процессах в системе обращения и утилизации бытовых отходов вносят свой вклад в ее решение.

Практическая значимость работы заключается в оценке уровня биологической и химической опасности свалок, интегральной токсичности по отношению к живым организмам, выявлении свалок, напрямую примыкающих к сибиреязвенным захоронениям и скотомогильникам, что представляет опасность распространения инфекции при попытках неконтролируемого захоронения отходов в котлован.

Охарактеризованы компоненты несанкционированных свалок в сельских районах на примере Ульяновской области. Установлено, что на этих свалках преобладают пищевые отходы, отходы сельскохозяйственного производства, строительные отходы и полимерная упаковка, которые при низкотемпературном горении выделяют в окружающую среду высокотоксичную хлороргани-ку. Идентифицированы абиотические и биотические загрязнители свалок. Проведена классификация свалок по уровню их биологической опасности.

Личный вклад автора. Все этапы работы были выполнены лично автором или при его непосредственном участии, включая отбор и анализ образцов, обработка полученных результатов их подготовка к публикации

Апробация работы. Материалы исследований были представлены и обсуждались на конференциях различных уровней, в том числе на Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК»» (Ульяновск, 2006), на П-й Открытой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и наука XXI века» (Ульяновск, 2007), на IV, V, VI, VII Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Анапа,2007-2010гг), на IX Окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2008), на Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск, 2008), на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2009), на П-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск: ГСХА,2010), на VI Международная научно-практическая конференции (Барнаул, 2011 г.).

Публикации материалов исследований. По материалам исследований опубликовано 18 работ, в т.ч. три в изданиях из списка ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 145 страницах, включает 26 рисунков и 9 таблиц; состоит из введения, обзора литературы по изучаемой проблеме, описания объектов, материалов и методов, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и библиографического списка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

До введении, обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, научная новизна и практическая значимость работы, положения, вынесенные на защиту, приведена структура диссертации.

Глава I- В материалах главы изложен аналитический обзор литературных источников по изучаемой проблеме. Обозначены масштабы проблемы, проведен анализ путей ее решения в России. Охарактеризованы наиболее частые химические и биологические загрязнители; рассмотрены составляющие интегральной оценки уровня экологической опасности свалок. Проанализирована мировая практика обращения твердых бытовых отходов.

Глава 2.. посвящена материалам и методам исследований. Объектом исследования являлись крупные несанкционированные свалки бытовых отходов сельских районов Ульяновской области. Учет и картографирование свалок проводилось в 2007-2010 г по методике Шмаль А.Г (2001 г.).

Определение содержания тяжелых металлов и стойких органических загрязнителей проводилось в ФГУ САС «Ульяновская», в Химико-аналитической лаборатории Научно-исследовательского технологического института УлГУ; микробиологические исследования проводились на базе бактериологической лаборатории ГУЗ Городская поликлиника № 5.

Определение содержания тяжелых металлов проводились атомно-эмиссионным методом (М-МВИ 80-2008). Полихлорированные бефинилы определяли согласно ПНД Ф 16.1:2:2.2.56-08, диоксины согласно МУК 4.1.1061-01 «Хромато-масс-спектрометрическое определение летучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления». Отбор проб почвы и подготовку к анализу проводили по ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82) «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб».

Биотестирование токсичности почв свалок проводилось в соответствии с международными стандартами ИСО 11268-1, ИСО 11268-2, ИСО 11268-3 и ЕРА ОРРТБ 850.6200 на дождевых червях и на инфузориях Р.саисИаШт по ГОСТу №13496.7-97.

Оценка паразитарного загрязнения почвы проводилась по СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», МУ 3.2.1022-01 «Профилактика паразитарных болезней. Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитозов», МУ 2.1.7.730-99 «Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы. Гигиеническая оценка населенных мест».

Микробиологические исследования проб почв свалок ТБО проводились в соответствии с МР ФЦ/4022 от 24.12.04г. Отбор проб осуществлялся согласно ГОСТ 17.4.4.02-84 "Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа". Результаты анализов оценивали по СанПин 2.1.7.1287-03 и определяли степень биологической опасности почв свалок ТБО Ульяновской области. Оценка уровня радиационного фона проводилась индикатором радиоактивности РАДЭКС.

Глава 3.. посвящена изложению результаты собственных исследований и их обсуждению.

3.1. Учет и картографирование свалок и полигонов ТБО на территории Ульяновской области. В материалах подраздела 3.1 приведены данные учета и картографирования свалок. В ходе обследования были зарегистрированы крупные несанкционированные свалки ТБО в Павловском, Чердак-линском (2), Старомайнском, Сенгилеевском, Карсунском, Тереньгульском, Базарно-Сызганском, Сурском, Мелекесском районах области. При обследовании было установлено, что выявленные свалки, располагаются на песках или известняках, не препятствующих проникновению поллютантов в подземные горизонты. В таблице 1 представлены итоговые результаты обследований.

Таблица 1

Характеристика несанкционированных свалок

сельских районов Ульяновской области__

Район К-во свалок, п Площадь свалок, га Объем отходов, м3 Состав отходов, % Характеристика мест Метод утилизации

ТБО Строй отх про -чее

Павловский 1 4,2-4,5 500+39,9 70 20 10 овраг захоронение, сжигание

Чердаклинский 1 6,1-7,0 800+90,4 65 15 20 сельхозугодья захоронение, сжигание

Старомайнский 1 4,3-4,5 600+20,5 75 10 15 лесополоса сжигание

Сенгилеевский 1 3,2-4,2 450+56,1 60 20 20 карьер захоронение, сжигание

Карсунский 1 3,1-3,5 550+39,6 80 5 15 овраг сжигание

Базарно-Сызганский 1 4,5-5,0 500+30,1 65 25 10 сельхоз-годья не утилизируются

Сурский 1 4,2-4,5 600+20,9 70 15 15 лесополоса захоронение, сжигание

Мелекесский 1 5,67,0 900.±.99,5 50 15 35 карьер захоронение

п.Октябрьский 1 5,3-5,5 400+.48,7 35 30 35 сельхозугодья захоронение, сжигание

Тереньгульский 1 8,2- 8,3 950+.52,3 45 30 25 сельхозугодья захоронение, сжигание

Для всех выявленных стихийных свалок характерны следующие общие черты: необоснованное «расползание» с захватом все новых территорий, отсутствие контроля поступающих веществ, периодическое сжигание и захоронение, отсутствие подъездных путей, загрязненные отходами подступы к свалкам. Анализ распределения несанкционированных свалок по территории Ульяновской области позволяет сделать следующие заключения: большинство стихийных свалок образуется в поселках пригородной зоны, характеризующихся высокой плотностью населения и большим количеством дачных массивов. По мере удаления от города плотность населения и объемы ТБО снижаются (Сурский, Сенгилеевский, Базарно-Сызганский, Карсунский, Те-реньгульский районы); в отдаленных районах количество несанкционированных свалок минимально, они приурочены, в основном, к районным центрам.

Подробные пошаговые исследования несанкционированных свалок были проведены на территории пос. Октябрьский (зона Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии). В Октябрьском было выявлено 22 стихийных свалки при населении - 6,13 тыс. человек. Была разработана подробная карта стихийных свалок поселка, исследован состав свалок; установлено, что большая часть свалок содержат вещества всех классов опасности. Ситуация, характерная для п. Октябрьский является зеркальным отражением ситуации во всех поселениях Ульяновской области.

3.2. Анализ вещественного состава несанкционированных свалок сельских районов Ульяновской области.

Исследовались составные компоненты свалочных тел, чтобы выделить доминирующие отходы и оценить класс их опасности.

Результаты обследований показали, что морфология стихийных свалок в разных районах неоднородна, но общим для всех свалок является их вещественных состав (рис.1).

бумага 2Д г .

■

текстиль-....... [ ..............строительные отходы

древесина

Рис.1. Соотношение компонентов, формирующих свалочные тела на несанкционированных сельских свалках ТБО.

На всех сельских свалках присутствовали пищевые, строительные отходы, полимерная упаковка, бумага, отходы животноводства, металлолом, стекло, резиновые покрышки и др. Территории свалок повсеместно покрыты фрагментами и продуктами сжигания свалочных тел предыдущих периодов. Для свалочных тел также было характерно присутствие веществ техногенного происхождения. В ходе деструкции эти вещества, взаимодействуя друг с другом способны образовывать новые соединения, свойства которых трудно прогнозировать. Наибольшее количество токсичных отходов сосредоточено на свалках пригородных зон городов Ульяновска и Димитровграда.

3.3. Исследование почв несанкционированных свалок на содержание тяжелых металлов. Раздел 3.3. включает подразделы 3.1-3.4, в которых изложены результаты исследований уровня тяжелых металлов в почвах свалок в летний период, по сезонам, в снежном покрове, в поверхностных водах, прилегающих к свалкам территорий.

3.3.1. Исследование содержания тяжелых металлов в почвах свалок в летний период. Тяжелые металлы попадают в почву при деструкции свалочных тел. Исследования проводились в летний период. Результаты исследований приведены на рис. 2.

Согласно полученным результатам, в почвах ряда свалок зафиксирован высокий уровень кадмия. На территории свалки ТБО п. «Сурский» содержание кадмия существенно превышало предельно допустимый уровень. В среднем по свалке, превышение содержания кадмия составляло 4,5 ПДК. Аналогичные показатели по содержанию кадмия выявлены в почвах свалок Карсун-ского и Чердаклинского районов. В среднем по свалкам содержание кадмия было на уровне 4,2 ПДК. Содержание кадмия в почвах полигона ТБО Меле-кесского района и свалки п. Октябрьский превышало допустимый уровень в 2,5 раза. В Старомайнском и Б.-Сызганском районах превышение составляло 1,8 ПДК. Источником кадмия на свалках являются отходы, содержащие лаки и краски, люминесцентные лампы, аккумуляторы, красящие пигменты и др. Сульфид кадмия (Сс1Б), основа красок желтого цвета, используемых в живописи, печати, росписи фарфора, при покраске пассажирских вагонов, в текстильном и мыловаренном производствах. Селенид кадмия Ссйе — применяют как красную краску. Сс1 используется в полупроводниковых материалах и люминофорах, в криогенной технике, в свинцово-кадмиевых и ртутно-кадмиевых элементах резервных батарей, в антикоррозийном покрытии металлов (кадмирование). Сё покрывают детали самолетов, кораблей, механизмов, им кадмируют жесть, стальные детали. Потребление кадмия в мировой индустрии неуклонно растет, Россия - крупнейший производитель кадмия.

Среди тяжелых металлов второе место по превышению уровня ПДК в почвах занимала медь. Наиболее высокий уровень меди выявлен на территории свалки Сурского района - 2,1 ПДК.

Содержание цинка и свинца в среднем по свалкам в Сурском, Карсун-ском, Чердаклинском превышало ПДК в 1,6 раза, на остальных уровень цинка был ниже.

Высокий уровень хрома был выявлен в почвах с территорий свалок Сур-ского района - 2,0 ПДК и п. Октябрьский - 1,8 ПДК. На остальных свалках отмечалось незначительное превышение ПДК.

и 10 5 0

Ь > > Л > а)

I "

О Ю

|Ь

гЬ

Т^" /////

о**

1 я

1Л 1,4

Я 1

о 03 0,6 0.4

оа

•О"

# ^ ^ ^ ^ #

--ПДК

В) Г)

Д) е)

Рис.2. Содержание тяжелых металлов в почвах несанкционированных свалок на территории Ульяновской области: а) Си , б) Ъп , в) РЬ , г) Сс! , д) Сг , е) N1

Обобщая полученные результаты, можно заключить, что почвы всех свалок ТБО загрязнены тяжелыми металлами. Превышение ПДК по наиболее широкому спектру загрязнителей характерно для свалок Сурского, Карсун-ского и Чердаклинского районов.

3.3.2. Помесячная динамика содержания тяжелых металлов в почвах свалок ТБО. В данном подразделе приведены материалы помесячной динамики содержания тяжелых металлов в почвах свалок. Результаты представлены на рис. 3.

-ПДК

а) 2п

-ПДК

- пдк

б) Си

-ПДК

г) РЬ

Д)С(1

1 - Ульяновский;

2- Мелекесский;

3- Чердаклинский;

4- п.Октябрьский

е) Сг

Рис. 3. Помесячная динамика содержания тяжелых металлов ( а) б) Си , г) РЬ, д) Сс1, е) Сг) в почвах несанкционированных свалок на территории Ульяновской области.

Было установлено, что содержание тяжелых металлов в почвах всех свалок превышало ПДК всесезонно, но наиболее высокое содержание цинка, меди, свинца, кадмия, хрома отмечено в осенний период. Полученные нами результаты согласуются с данными Алборова И.Д., Степановой C.B. (2002 г); они считают, что это обусловлено химическими реакциями, происходящими в толще свалочных тел под действием кислотных осадков и высоких летних температур.

В весенний период наблюдался второй по значимости пик повышения уровня тяжелых металлов в почвах свалок, обусловленный таянием снегов. В зимний и летний периоды превышение уровня ПДК по содержанию тяжелых металлов было в меньшей степени выражено.

3.3.3 Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах на прилегающих к свалкам территориях. Исследовался уровень загрязнения поверхностных вод прилегающих к свалкам территорий тяжелыми металлами. По результатам наших исследований поверхностные воды территорий, прилегающих к свалкам, не загрязнены такими распространенными загрязнителями как свинец, хром, никель, кобальт. Однако содержат высокий уровень кадмия, во всех случаях в концентрациях, значительно превышающих ПДК.

Содержание кадмия было высоким повсеместно, за исключением проб, отобранных в Сенгилеевском и Базарно-Сызганском районах. Десятикратное превышение уровня кадмия наблюдалось в поверхностных водах свалки Ульяновского района (0,11 мг/дм3', девятикратное - Димитровградского (0,9 мг/дм3), семикратное - Сурского (0,7 мг/дм3), шестикратное - Карсунско-го (0,6 мг/дм3), и пятикратное - Чердаклинского района.

Повышенный уровень цинка был выявлен в поверхностных водах со свалки Ульяновского района-1,5 мг/дм3 (при ПДК-1,0), на остальных объектах содержание цинка в поверхностных водах не превышало ПДК.

3.3.4. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове свалок. Состав снега, который считается концентратором атмосферных загрязнителей, служит косвенным показателем степени чистоты приземных слоев атмосферы, дает информацию о пространственном распределении химических элементов и интенсивности воздействия источников загрязнения. Основная часть тяжелых металлов растворяется в талой снеговой воде, т.е. находится в миграционно-подвижной форме, способной быстро проникать в поверхностные и подземные воды, пищевую цепь и организм человека (Лыков, И.Н., 2005, Минеев, В.Г., 1990).

Исследования содержания тяжелых металлов в снежном покрове проводилось выборочно, на четырех свалках. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Цинк: на трех объектах содержание цинка не превышало ПДК, за исключением полигона ООО « ЦЭТ», где уровень был превышен на 70%.

Медь: превышения ПДК не выявлено

Свинец: превышения ПДК не выявлено.

Кадмий: уровень Сё в снежном покрове превышал ПДК незначительно, на полигоне ООО «ЦЭТ» на 13%, п.Октябрьский - на 8%, .п. Чердаклы - на 7,2%, с. Красный Яр - на 3,5%.

Хром: превышения ПДК по содержанию хрома не было выявлено. Никель: содержание никеля во всех пробах не превышало ПДК.

Таблица 2.

Содержание тяжелых металлов в талой воде полигонов и свалок ТБО

Объект исследования мг/дм3 Си, мг/дм3 РЬ, мг/дм3 са, мг/дм3 мг/дм3 Сг, мг/дм3

ООО «ЦЭТ» 1,71±0,10 0,56±0,07 0,29±0,05 0,14±0,03 0,46±0,06 0,30±0,05

ООО «Полигон» 0,49±0,07 0,23±0,11 0,09±0,03 0,05±0,02 0,22±0,04 0,12±0,02

р.п.Чердаклы 0,77±0,07 0,46±0,05 0,20±0,03 0,08±0,02 0,32±0,04 0,14±0,03

п.Октябрьский 0,60±0,21 0,26±0,04 0,20±0,08 0,10±0,04 0,3б±0,10 0,25±0,09

ПДК 1 1 0,3 0,01 2Д 0,5

Подытоживая результаты исследований, можно отметить, что на обследованных объектах в снежном покрове было выявлено незначительное превышение ПДК по цинку и кадмию. При сравнительной оценке наиболее высокие показатели загрязнения были характерны для снежного покрова у полигона ООО «ЦЭТ» и свалки у р.п. Чердаклы. Наименьший уровень загрязнения был характерен для снега свалок п.Октябрьский и полигона Красный Яр.

3.4. Биотестирование интегральной токсичности почв свалок. Изложены результаты тестирование интегральной токсичности почв свалок ТБО с использованием одноклеточных (3.4.1) и многоклеточных (3.4.2) животных.

3.4.1. Исследование токсичности почв свалок с использованием культуры Р. саийаЫт. Для современных свалок твердых бытовых отходов характерен замедленный цикл разложения, за который отвечают почвенные педобионты, являющиеся компонентами детритных цепей. Согласно выдвинутой нами рабочей гипотезе замедленный цикл разложения может быть обусловлен дефицитом или снижением активности педобионтов из-за токсичности почв свалок, являющихся средой их обитания.

Было установлено, что почвы большинства обследованных свалок характеризуются высоким уровнем интегральной токсичности; наиболее высокий уровень токсичности был характерен для образцов почв свалок пригородной зоны. Почвы большинства обследованных свалок проявляли слабую токсичность только при сильном разведении до концентраций 0,5% -1,0%, уже в 5% концентрации они проявляли выраженный токсический эффект. В 10% почвенных растворах - инфузории погибали. Наиболее высокий уровень

токсичности был характерен для образцов почв свалок пригородных районов: Чердаклинского, Ульяновского, а также - Павловского.

Высокий уровень токсичности почв обусловлен особенностями технологии утилизации отходов на несанкционированных свалках. Свалочные тела поджигаются и по многу месяцев находятся в состоянии непрерывного горения. Под влиянием высоких температур и токсических продуктов горения, поступающих в почву, уничтожаются все группы педобионтов. В этих условиях формирование почвенного биоценоза de novo на территориях свалок затруднено. Нарушение детритных цепей из-за неполноценного звена педо-бионтов-деструкторов существенно пролонгирует деструкцию свалочных тел. Сделан вывод о существенных нарушениях в цепях разложения свалок, приводящих к нарушениям биотического оборота.

3.4.2. Тестирование токсичности почв свалок с использованием вермикультуры Е. foetida. Для биотестирования экологического состояния почв в последнее время, в соответствии с международными стандартами ИСО 11268-1(2-3) и ЕРА OPPTS 850.6200., используют дождевых червей - люм-брицид (L. terrestris). Этот метод широко используется и позволяет оценить как острое, так и хроническое токсическое действие среды на организм, которое оценивается по поведенческим реакциям, по показателям выживаемости и плодовитости. Показателем выживаемости служит доля выживших особей в тестируемой почве. Показателем плодовитости - среднее количество молоди в пересчете на одну выжившую особь.

Острое токсическое действие оценивалось в краткосрочном двухсуточном тестировании. Критерием острой токсичности являлась более чем 50% гибель дождевых червей в течение 2 суток. Вторым оценочным показателем токсичности служила скорость зарывания червей в субстрат, по этому показателю критерием острой токсичности являлся отказ от зарывания, ползание по поверхности, выползание за пределы токсичного субстрата.

Проведенные нами исследования показали, что в остром опыте выживаемость дождевых червей в тестируемых почвах составила менее 50%. Результаты представлены на рис.4, доля выживших особей не превышала 48 %. Полученные результаты свидетельствует о высоком уровне интегральной токсичности почв свалок (рис.4).

При оценке репродуктивного потенциала дождевых червей было установлено, что в почвах свалок дождевые черви не размножались. Через 30 суток культивирования после просеивания почвы в ней не были найдены ни коконы червей, ни сами черви. Вывод был очевиден, почвы свалок обладают высокой интегральной токсичностью и непригодны для обитания почвенных беспозвоночных. В контроле за тот же период выживаемость составила 97%, количество коконов - 76 шт., молоди - 27 особей.

Выживаемо сть, %

~ Контроль

Базарно-Сызганский^ " SO >' 60

Стар о майнский 100.,

,П.0КТЯ65ЬСКИЙ

7:Мелекесский

Ульяновский

Сурский

•*"Чердаклинский

Рис.4. Выживаемость дождевых червей в почвах свалок в остром опыте

На основании проведенных исследований мы пришли к заключению, что почвы свалок обладают острым токсическим действием в отношении почвенных беспозвоночных и непригодны для них в качестве среды обитания. Нельзя не отметить, что за все годы исследований на территориях свалок в выжженых и пропитанных токсичным фильтратом почвах дождевых червей не было обнаружено.

3.5. Оценка уровня биологической опасности почв свалок. Подраздел посвящен исследованиям уровня биологической опасности свалок и содержит два подраздела: 3.5.1 и 3.5.2.

3.5.1. Гельминтофауна как фактор биологического загрязнения почв свалок. Исследование гельминтозного загрязнения почв территорий свалок проводили в течение весенне-летнего и осеннего сезонов. Всего было отобрано и исследовано 523 пробы почв, а также двадцать контрольных проб, отобранных за пределами селитебных зон.

При исследовании гельминтозного загрязнения свалок ТБО было установлено присутствие в почве десяти морфотипов пропагативных стадий гельминтов. Были выявлены яйца Ascaris sp., Toxocara sp., Т. leonina, N. vitulorum, Metastrongylns sp., P. equorum, яйца нематод птиц, яйца трихо-цефалидного типа (нематод, принадлежащих к родам Trichocephalus, Capillaria и Thominx), а также яйца цестод сем. Taeniidae и яйца трематод Opistorchis felineus и A. alata.

Почва свалок наиболее интенсивно была загрязнена яйцами гельминтов класса Nematoda (рис.4) - широко распространенными геогельминтами, для которых почва - среда для развития.

Пропагативные стадии представителей класса Cestoda, а точнее яйца представителей сем. Taeniidae, были выявлены в 18% проб почв, источник

инвазирования - домашние и дикие плотоядные, борьба с которыми на территориях свалок не ведется.

Реже других в почве встречались яйца представителей класса Trematoda. Это связано с отсутствием благоприятных условий для реализации жизненных циклов этих гельминтов.

Почва обследованных объектов (свалок ТБО) в высокой степени обсеменена пропагативными стадиями развития гельминтов. Загрязненными оказалось все обследованные свалки, в почвах которых были обнаружены половые продукты гельминтов. Обсемененность почв свалок была неравномерной, в 1 кг почвы обнаруживалось от 20 до 4930 экземпляров пропагативных стадий гельминтов. ИИО составила 116,5 ± 45,1 экз./кг. Высокие показатели обсеме-ненности почвы территорий свалок пропагативными стадиями развития гельминтов связаны с тем, что почти в каждом сельском подворье содержатся сельскохозяйственные животные (свиньи, крупный и мелкий рогатый скот, домашняя птица), а также собаки и кошки.

Высокие показатели обсеменения почвы пропагативными стадиями развития гельминтов были отмечены на территориях всех обследованных свалок Ульяновской области.

В наибольшей степени почва свалок обсеменена яйцами Ascaris sp. ИИО составила 57,4±10,9 экз./кг. Яйца трихоцефалидного типа были обнаружены на территориях 90,1% свалок, ЭИО составила 70,5%. В 1 кг почвы содержалось от 10 до 1260 яиц, ИИО составила 36,7±4,8 экз./кг. Источниками загрязнения являются фекалии свиней, крупный и мелкий рогатый скот, домашняя птица, домашние плотоядные.

На территориях 75,2% сельских свалок были обнаружены яйца нематод птиц (Ascaridia galli), при ИИО - 82,5±37,8 экз./кг. Это обусловлено большой плотностью заселения территорий свалок синантропными птицами, борьба с которыми не ведется. Яйца Toxocara sp. были обнаружены на территории всех свалок, обсемененной была каждая третья проба. На сельских свалках ЭИО составила 82,4%, ИИО яйцами токсокар составила 40,9±7,0 экз./кг. Источник загрязнения - бездомные кошки и собаки, выступающие мощными локальными факторами инвазии. На территориях трех свалок (Чедаклинско-го, Старомайнского, Павловского) в почве было обнаружено по два экземпляра незрелых яиц Т. leonina (8%) .

В пробах почв с территории свалок (Чедаклинского, Старомайнского, Ульяновского, Сурского, Сенгилеевского) в 9,5% случаев были выявлены яйца P. equorum, на территории четырех свалок (Чедаклинского, Старомайнского, Сурского, Старомайнского) были обнаружены яйца Metastrongylus sp., в трех пробах - яйца N. vitulorum. Яйца цестод сем. Taeniidae были обнаружены в почвах всех сельских свалок. На 1 кг почвы приходилось от 10 до 480 яиц. ИИО составила 23,2±6,9 экз./кг, источник гельминтозного загрязнения -собаки на территориях свалок, отходы убоя животных, вывоз фекальных масс домашних собак и кошек. Яйца трематодного типа были обнаружены в пяти

пробах почвы с территорий свалок. ЭИО обследованных свалок яйцами опи-сторхисов и A. alata - 0,66%, ИИО - 20±5,8 экз./кг.

Наши данные по видовому составу гельминтофауны хорошо согласуются с данными исследователей видового разнообразия гельминтофауны сельскохозяйственных животных и плотоядных А.Н. Мишонковой (2011), и Зо-ниной Н.В. (2009). По количеству яиц гельминтов в 1 кг почвы все свалки относятся к категории «опасных».

3.5.2. Оценка уровня биологической опасности почв свалок по сани-тарно-показательным микроорганизмам. В подразделе 3.5.2 - приведена оценка санитарного состояния почв и грунтов по санитарно-бактериологическим показателям - это бактерии группы кишечной палочки (БГКП), фекальные стрептококки (энтерококки), патогенные энтеробактерии.

БГКП во всем мире рассматриваются как основной показатель фекального загрязнения и биоиндикатор эпидемической опасности, а энтерококки, как дополнительный показатель.

В соответствии с «СанПиН 2.1.7.1287-03», от16.04.2003г., почвы и грунты населенных мест разделяются на категории по уровню биологического загрязнения: чистая, умеренно опасная, опасная, чрезвычайно опасная. По действующим нормативам почва оценивается как чистая, если величина индексов БГКП и энтерококков не превышает 10; как умеренно опасная, - если не превышают 100, как опасная, если выше 100 и как чрезвычайно опасная, если величина индексов превышает 1000.

Исследование БГКП в пробах почв с территорий несанкционированных свалок показало, что содержание бактерий группы кишечной палочки в 1гр почвы с территорий свалок было высоким. При расчете коли-индекса и индекса энтерококков ориентировались на то, что это величины, обратные их титру. Во всех исследованных пробах почвы величина коли-индекса была в пределах от 10 до 104, а индекса энтерококков - в пределах от 102 до 1003. Поэтому по индексу БГКП почвы всех свалок относятся к категории «чрезвычайно опасных», по индексу энтерококков - к категории «опасных». Полученные результаты совпадают с данными Кулагиной Г.М. и соавторов (2005), исследовавших санитарное состояние городских свалок г. Ульяновска.

На всех свалках, на которых обитает большое количество бездомных животных и людей, индекс БГКП и энтерококков были высокими. Наиболее высокий уровень содержания санитарно-показательных микроорганизмов в почвах свалок Старомайнского р-на, пос. Октябрьский, Сенгилеевского и Карсунского, Сурского районов обусловлен тем, что помимо густой заселенности этих свалок бездомными животными, туда вывозят трупы павших животных, фекальные массы домашних собак и кошек, свежий свиной навоз, отходы убоя, в частности, - фрагменты кишечника, которые собаки разносят по всей территории свалок.

3.6. Оценка загрязнения почв свалок стойкими органическими загрязнителями. Подраздел 3.6. содержит результаты исследований загрязнения почв свалок ТБО стойкими органическими загрязнителями (СОЗ). Ре-

зультаты наших предшествующих исследований (3.4.) выявили, что почвы свалок обладают выраженной токсичностью по отношению к одноклеточным и многоклеточным организмам. Важно было выяснить, какими загрязнителями обусловлен этот эффект.

Почвы несанкционированных свалок Ульяновской области большую часть года находятся в непрерывном горении, нельзя исключить, что именно продукты горения ответственны за высокий уровень интегральной токсичности почв свалок. По результатам наших исследований, в составе свалочных тел на несанкционированных свалках Ульяновской области значительная доля полимерных материалов на основе хлорорганики. Продукты горения этих веществ высокотоксичны и относятся к метаболическим ядам (LaKind JS., 2007, Негуляева, Е.Ю., 2005, Миронов, А.Б., 2004). Поэтому в задачи данного этапа входило исследование почв свалок на наличие хлорорганических соединений.

Хлорорганические пестициды (ДДТ, ДЦЕ). ДДТ (дихлородифенил-трихлоретан) и продукт его разложения - ДЦЕ относятся к ядам широкого спектра действия; ежегодно в мире около миллиона человек подвергаются отравлению пестицидами (Marinkovic N, 2010, Борисовская Е.А., 2009).

Проведенные нами исследования обнаружили в почвах всех свалок ДДЕ. Содержание ДДЕ в поверхностном слое почв составляло от 0,02 мг/кг до 0,117 мг/кг соответственно. Наиболее высокий уровень наблюдался в пробах почв со свалки Мелекесского района - 0,117 мг/кг, что превышает ПДК в 117 раз. В образцах почв со свалок Сурского и Сенгилеевского районов содержание ДДЕ превысило ПДК на 84% ПДК и 75% соответственно. В Старомайн-ском, Ульяновском, Павловском районах содержание ДДЕ превышало ПДК на 53%, 63% и 72% - соответственно. Менее других были загрязнены продуктами распада ДДТ почвы свалок Карсунского района и п. Октябрьский. Результаты приведены на рис. 5.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ). ПХБ относятся к группе стойких органических загрязнителей (СОЗ), из-за высокой опасности для окружающей среды и здоровья населения мониторинг ПХБ является обязательным в развитых индустриальных странах (Бельдеева, JI.H., 2009). В эту группу входит 209 веществ. ПХБ устойчивы, высокотоксичны, способны к бионакоплению. Исследования по выявлению в почвах свалок бифенилов показали, что их содержание значительно превышает ПДК во всех образцах почв с территорий свалок. Наиболее высокое содержание было отмечено в пробах почв Чердаклинского и Мелекесского районов, менее загрязнены ПБХ оказались почвы свалок Старомайнского и Карсунского районов - 21,5 и 12,5 ПДК соответственно (рис. 6). Высокий уровень содержания бифенилов объясняется тем, что ПХБ являются побочным продуктом процесса сжигания отходов.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). ПАУ - группа побочных продуктов горения органических соединений; на свалках образуются при горении нефтепродуктов, угля, дерева, мусора, пищи, табака, и чем ниже температура сжигания, тем больше образуется ПАУ (Weber R, 2008; Bulle С, 18

2010; Майстренко, В.Н., 1996). ПАУ устойчивы, токсичны, являются канцерогенами. Исследование почв свалок на наличие полициклических углеводородов показало их высокое содержание в почвах всех исследуемых свалок. Наиболее высокое содержание ПАУ было выявлено в почвах свалок Чердак-линского, Карсунского районов и п. Октябрьский (рис. 7).

Нефтепродукты. Поступление в почву нефтепродуктов изменяет ее физические, химические и биологические свойства. Углеводороды нефти способны образовывать в процессе трансформации токсичные соединения, обладающие канцерогенной, тератогенной и мутагенной активностью. Разложение нефтепродуктов почвенными бактериями происходит крайне медленно (Abad Е, 2004; Сазонов Э.В., 2006). Предельно допустимые концентрации (ПДК) для нефтепродуктов составляют 300 мг/кг.

По результатам наших исследований, представленных на рис.8, превышение ПДК нефтепродуктов в исследуемых почвах было характерно для всех обследованных свалок. Содержание нефтепродуктов в почвах варьировало в широких пределах - от 500 до 1700 мг/кг, в среднем концентрация нефтепродуктов в почвах свалок превышала ПДК в 2,7 раза.

Наиболее высокий уровень содержания нефтепродуктов был зафиксирован на территориях свалок Чердаклинского (5,5 ПДК), Мелекесского (4,1 ПДК), Ульяновского (3,5 ПДК) районов и п. Октябрьский (3,7 ПДК)- Образцы почв с остальных свалок были менее загрязнены нефтепродуктами.

В заключение следует отметить, что почвы свалок ТБО накапливают в себе высокие концентрации токсичной хлорорганики. Это значит, что и окружающая среда в зоне постоянно горящих свалок ТБО, с большой вероятностью будет загрязнена высокотоксичными веществами. Только использование современных технологий, предполагающих не только сортировку отходов, но и использование их в качестве вторсырья, позволит хотя бы отчасти решить проблему загрязнения окружающей среды токсичными веществами со свалок ТБО.

3.7. Радиационная обстановка на свалках Ульяновской области.

Оценка экологических условий среды обитания человека в качестве обязательного элемента включает радиационный контроль. Это единственное средство получения необходимой информации о загрязнении территорий радионуклидами. Естественный радиационный фон для Ульяновска и Ульяновской области составляет 8-20 мкР/ч.

Нами было проведено измерение уровня радиоактивности на территориях всех выявленных несанкционированных свалках ТБО. Помимо почвы на свалках и прилегающих территориях нами были исследованы локальные источники радиации, формирующие свалочные тела. Результаты наших исследований показали, что мощность экспозиционной дозы гамма- излучения на территории свалок Ульяновской области в исследуемый период колебалась от 7 до 25 мкР/ час.

I ПДДЕ I Рис.5. Содержание ДЦЕ *

ПДК-0,02-12

Рис.7. Содержание ПАУ * Рис. 8.Содержание нефтепродуктов*

(* 1- почва свалки Чердаклинского района; 2- почва свалки п. Октябрьский; 3- почва свалки Карсунского района; 4- почва свалки Сенгилеевского района; 5- почва свалки Старомайнского района; 6- почва свалки Сурского района; 7-почва свалки Ульяновского района; 8- почва свалки Мелекесского района; 9-почва свалки Павловского района.)

За весь период наблюдений радиоционный фон на свалках: Карсунского района не превышал 14 мкР/ час, на свалке п.Октябрьский - 19 мкР/ час; на свалке Ульяновского района -12 мкР/ час, Сурского района 11 мкР/ час; на свалке Базарно- Сызганского района 10 мкР/ час; на свалке Старомайнского района -16 мкР/ час, Сенгилеевского района -9 мкР/ час (рис. 9).

Максимальная мощность экспозиционной дозы была выявлена на территории свалки Павловского района - 25 мкР/час, Мелекесского - 23 мкР/час. Согласно СаНиП 2.6.1.799-99 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности», такие объекты относятся к категории «умеренно опасных». Повышенный уровень радиационного фона на этих свалках обусловлен строительным мусором и отходами строительных материалов.

Рис. 9. Уровень радиоактивности на свалках Ульяновской области * примечание: 1- свалка Карсунского района; 2- свалка п. Октябрьский; 3- свалка Ульяновского района; 4- свалка Сур-ского района; 5- свалка Чердаклинского района; 6 — свалка Базарно- Сызганского района; 7- свалка Старомайнского района; 8- свалка Сенгилеевского района; 9- свалка Мелекесского района; 10- свалка Павловского района.

Исследования радиационного фона на территориях свалок позволяют заключить, что в целом радиационная обстановка несанкционированных свалок Ульяновской области в превалирующем большинстве случаев соответствует норме.

Заключение. В этом разделе работы приведено обсуждение основных результатов и их обобщение. Приведенные данные свидетельствуют о высоком уровне экологической опасности стихийных свалок в настоящем и будущем времени.

ВЫВОДЫ

1. На территории Ульяновской области были выявлены крупные несанкционированные свалки ТБО в Павловском, Чердаклинском (2), Старомайн-ском, Сенгилеевском, Карсунском, Тереньгульском, Базарно-Сызганском, Сурском, Димитровградском и Ульяновском районах области. Свалки располагаются на грунтах, не препятствующих проникновению загрязняющих веществ в подземные горизонты.

2. Территории несанкционированных свалок загрязнены тяжелыми металлами: кадмием (4,2ПДК), медью (2,1 ПДК), цинком и свинцом (1,6 ПДК), хромом (1,2 ПДК). В большей мере это характерно для несанкционированных свалок пригородной зоны.

3. Накопление токсичной хлорорганики и полициклических ароматических углеводородов в почвах несанкционированных свалок обусловлено постоянным горением свалочных тел; уровень этих ксенобиотиков повсеместно превышает ПДК, это объясняет высокий уровень интегральной токсичности почв по отношению к живым организмам.

4. Почвы несанкционированных свалок характеризуются высоким уровнем биологической опасности, которая выражается в высоком уровне обсе-мененность яйцами гельмитов, бактериями группы кишечной палочки, и энтерококками. По величине индекса БГКП почвы свалок в летний период относятся к категории «чрезвычайно опасных», по индексу энтерококков и по обсемененности почв яйцами гельминтов к категории «опасных».

5. В почвах свалок выявлено десять основных морфотипов пропагатив-ных стадий гельминтов: яйца Ascaris sp., Toxocara sp., T. leonina, N. vitulorum, Metastrongylus sp., P. equorum, яйца нематод птиц, яйца трихоцефалидного типа (принадлежащие, к родам Trichocephalus, Capillaria и Thominx), а также онкосферы цестод сем. Taeniidae и яйца трематод сем. Opistorchidae и A. alata.

6. Комплексная оценка экологического состояния несанкционированных сельских свалок свидетельствует, что они являются объектами высокой биологической и химической опасности.

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК

1.Намазова (Любомирова) В.Н. Региональные особенности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2008. - № 7. - С. 50-55

2.Намазова (Любомирова) В.Н. Сезонная динамика миграции тяжелых металлов в почвах свалок и полигонов ТБО расположенных на землях сельскохозяйственного назначения в Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Известия Оренбургского государственного аграрного университе-та.-2008.- № 4. - С163-166.

3.Любомирова В.Н. Биотестирование токсичности почв свалок твердых бытовых отходов / В.Н. Любомирова, Е.М. Романова, В.В. Романов, Т.М. ШленкинаУ/ Вестник УГСХА №24, 2013,- С48-51.

Публикации в прочих гаданиях

4.Намазова (Любомирова) В.Н. Характеристика свалок и полигонов ТБО на территории Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // «Молодежь и наука XXI века» Материалы И-й Открытой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых: ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2007.- С144-148.

5.Намазова (Любомирова) В.Н. Проблемы экологического обезвреживания твердых бытовых отходов в Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Краснодар: Просвещение -Юг, 2007,- С48-50.

6.Намазова (Любомирова) В.Н. Исследование осадков в виде снега со свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Вестник УГСХА Научно- теоретический журнал №2 (5) август-ноябрь 2007.- С53-57.

7.Намазова (Любомирова) В.Н. Экологический мониторинг свалок и полигонов ТБО на примере Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Вестник УГСХА. Научно- теоретический журнал №2 (5) август-ноябрь 2007,- С58-61.

8.Намазова (Любомирова) В.Н. Экологическое состояние свалок и полигонов твердых бытовых отходов на территории Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Природа Симбирского Поволжья. Сборник научных трудов. Вып. 8,- Ульяновск: Изд-во «Корпорация технологий продвижения», 2007,- C33-39.

9.Намазова (Любомирова) В.Н. Экологические проблемы несанкционированных свалок ТБО в Ульяновской области и санитарное состояние прилегающих территорий / Е.М. Романова, В.Н. Намазова, Е.А. Данилина// Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования», посвященной 65-летию Ульяновской ГСХА, Ульяновск, ГСХА, Т.3,2008,- С179-182.

Ю.Намазова (Любомирова) В.Н. Экологические проблемы, порождаемые несанкционированными свалками на территории Ульяновской область / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Сотрудничество для решения проблемы отходов: Матер. V Междунар. конф. (2-3 апреля 2008г., г. Харьков, Украина).-X., 2008., стр. 194-195.

11.Намазова (Любомирова) В.Н. Оценка влияния свалок и полигонов ТБО на окружающую среду г.Димитровград Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н.. Намазова // Труды V Всероссийской научной конферёнции молодых ученых и студентов. Краснодар: Просвещение -Юг, 2008,- С39-40.

12.Намазова (Любомирова) В.Н. Экологические подходы к оценке сбора, хранения, транспортировке и утилизации отходов на территории Ульяновской области / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Наука и молодежь: новые идеи и решения. Материалы Н-й Международной научно-практической конференции молодых исследователей (г!Волгоград, 14-16 мая 2008г.) В 2-х частях. Часть 2,- Волгоград: ИПК ФГОУ ВПО ВГСХА «Нива», 2008,- С52-55.

13.Намазова (Любомирова) В.Н. Мониторинг экологии свалок и полигонов твердых, бытовых отходов (ТБО) на территории Ульяновской области в 2008году / Е.М. Романова, В.Н. Намазова // Наука и инновации XXI века: материалы IX Окр. конф. молодых ученых (Сургут 27-28 ноября 2009г.) в 2т. Сургут, гос. ун-т ХМАО-Югры,- Сургут: ИЦ СурГУ, Т.1., 2009,- С131-133.

М.Намазова (Любомирова) В.Н. Исследование радиоактивного фона на территории свалок и полигонов ТБО Ульяновской области / В.В. Романов, В.Н. Намазова // Труды VI Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Современное состояние и приоритеты развития фунда-

ментальных наук в регионах. Том ¡.Издательство «Просвещение-Юг» Краснодар, 2009,- С32-33.

15. Намазова (Любомирова) В.Н. Биотестирование экологического состояния почв несанкционированных свалок ТБО на территории Ульяновской области / В.В. Романов, В.Н. Намазова // Вестник УГСХА №2(9) сентябрь-ноябрь 2009,- С82-85.

1 б.Любомирова В.Н. Санитарно-гигиенический анализ объектов водоснабжения расположенных вблизи свалок твердых бытовых отходов / В.В. Романов, В.Н. Любомирова // Материалы 11-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования», Ульяновск: ГСХА, ТЛУ, 2010,- С116-120.

17Любомирова В. Н. Оценка гельминтозного загрязнения почв свалок ТБО / Е.М. Романова, В.Н. Любомирова // Труды VII Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах. Том 1.Издательство «Просвещение-Юг» Краснодар, 2010.-С41-43.

18.Любомирова В.Н. Оценка уровня СОЗ (стойких органических загрязнителей) в почвах свалок ТБО (твердых бытовых отходов) / В.В. Романов, В.Н. Любомирова // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сборник статей: в 3 кн. / VI Международная научно-практическая конференция (3-4 февраля 2011 г.). Барнаул: Изд-во АГАУ, Кн. 2., 2011. - С154-157.

Отпечатанов в ООО «Вега-МЦ», ИНН 7328011800, г. Ульяновск, 9-й пр-д Инженерный, д. 10, тел: (8422) 25-04-39. Заказ №3421 от 23.11.2013 г. Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Любомирова, Васелина Николаевна, Ульяновск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А. СТОЛЫПИНА

На правах рукописи

04201455534

Любомирова Васелина Николаевна

Комплексная оценка экологической опасности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области

Специальность 03.02.08 - экология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Е.М. Романова

Ульяновск, 2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И ЕЕ

МАСШТАБЫ В РОССИИ 1 о

1.1 .Анализ путей решения проблемы ТБО в России 1 о

1Л Л. Понятие твердых бытовых отходов (ТБО) 10

1Л.2. Состав и свойства твердых бытовых отходов 13

1Л .3. Специфика обращения с ТБО в разных климатических зонах 17

1Л .4. Современные проблемы захоронения ТБО 20

1Л .5. Управление отходами 23

1Л.6. Классификация свалок и полигонов ТБО 25 1.2. Современные подходы к оценке экологической опасности свалок ТБО 29

1.2.1. Классификация отходов по степени воздействия на экосистемы 29

1.2.2. Оценка уровня биологической опасности свалок ТБО 33

1.2.3. Биотестирование в оценке токсичности почв 37

1.2.4. Стойкие органические загрязнители почв свалок ТБО и их влияние на живые организмы 39 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 46

2.1. Характеристика объектов исследования 46

2.2. Картографирование свалок и полигонов твердых бытовых отходов 46

2.3. Методики оценки содержания тяжелых металлов в почвах 48

2.4. Методики определения тяжелых металлов в воде 49

2.5. Методики исследования микробиологического состояния почв свалок ТБО 50

2.6. Методики оценки гельминтообсемененности почв 51

2.7. Биотестирование токсичности почв с использованием инфузорий Р. саийаЫт 52

2.8. Биотестирование токсичности почв с помощью дождевых червей Е. ^еййа 54

2.9. Оценка уровня радиационного фона на территориях свалок 55

2.10. Оценка содержания СОЗ (стойких органических загрязнителей)

в почвах свалок ТБО 55

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 57

ЗЛ. Учет и картографирование свалок и полигонов ТБО на территории Ульяновской области 58

3.2. Анализ вещественного состава несанкционированных свалок сельских районов Ульяновской области 71

3.3. Исследование почв несанкционированных свалок на содержание тяжелых металлов 72 3.3.1 Исследование содержания тяжелых металлов в почвах свалок в

летний период 73

.3.3.2. Помесячная динамика содержания тяжелых металлов в почвах свалок ТБО 76

3.3.3 Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах на прилегающих к свалкам территориях 78

3.3.4. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове свалок 80

3.4. Биотестирование интегральной токсичности почв свалок 84

3.4.1. Исследование токсичности почв свалок с использованием культуры

Р. саис1аШт 85

3.4.2. Тестирование почв свалок с использованием вермикультуры Е.

/оеййа 89

3.5. Оценка уровня биологической опасности почв свалок 95

3.5.1. Гельминтофауна как фактор биологического загрязнения почв

свалок 96

3.5.2. Оценка уровня биологической опасности территорий свалок по санитарно-показательным микроорганизмам 103

3.6. Оценка загрязнения почв территорий свалок стойкими органическими загрязнителями 109

3.7. Радиационная обстановка на свалках Ульяновской области 116 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120 ВЫВОДЫ 127 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 128

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ТБО - твердые бытовые отходы

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПДУ - предельно допустимый уровень

БГКП - бактерии группы кишечной палочки

СОЗ - стойкие органические загрязнители

ПХБ - полихлорированные бифенилы

ПАУ - полициклические ароматические углеводороды

ДДТ, ДДЕ - хлорорганические пестициды

ЭИО - экстенсивность инвазирования объектов

ИИО - интенсивность инвазирования объектов

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа выполнялась в период обучения в аспирантуре ФГБОУ ВПО Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии им. П.А. Столыпина. Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии (тема № 01.200.203527).

Актуальность темы. Несанкционированные свалки бытовых отходов традиционны для сельских поселений. Характерными чертами несанкционированных свалок является временная изменчивость по объему и составу, непредсказуемость развития химических процессов в толще свалочных тел, расползание и захват новых территорий, (Шнайдер И.М., 2002; Бабак В.В., Грибанова Л.П., 1997).

Отходы потребления, ставшие свалочными телами, включают опасные вещества с высокой токсичностью и реакционной способностью. Под действием атмосферных осадков они вымываются, загрязняя почву и поверхностные воды. Современная свалка - некое подобие биореактора, в котором деструкция слежавшихся свалочных тел под действием анаэробной микробиоты, сопровождается выделением пожароопасного метана и диоксида углерода. Несанкционированные сельские свалки повсеместно поджигаются, чтобы уменьшить объем свалочных тел; при горении свалочных тел, содержащих современные полимерные материалы, окружающую среду загрязняет высокотоксичная хлорооганика: диоксины, фенолы, полициклические ароматические углеводороды и др. Вместе с тяжелыми металлами они относятся к числу приоритетных загрязнителей биосферы. Индикаторами загрязнения окружающей среды считаются ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, селен, фтор, для них характерен кумулятивный эффект, поэтому они представляют опасность для человека и животных в настоящем и будущем (Пурмаль А. П., 1998; Малое А. М., Карпова Л. С., Петров А. Н., Семенов Е. В. 2001).

Почвы сельских свалок небезопасны в эпидемическом и гигиеническом

отношениях из-за густой заселенности бездомными животными - собаками и

кошками, из-за стай птиц, интенсивно размножающихся грызунов, насекомых. Все эти животные являются переносчиками инфекций и инвазий (Алборов И.Д., Степанова C.B., 2002).

Цель работы: провести комплексные исследования почв несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области и выявить основные химические и биологические загрязнители.

В задачи исследования входило:

2. Провести исследование почв свалок на содержание тяжелых металлов.

3.Оценить уровень биологической опасности свалок по санитарно-

микробиологическим и санитарно-паразитологическим показателям.

4. Провести биотестирование и оценить интегральную токсичность почв свалок.

5. Исследовать уровень радиоактивности на территориях свалок;

6. Выявить стойкие органические загрязнители почв свалок.

На защиту выносятся следующие положения:

1. На территории Ульяновской области выявлено 10 крупных несанкционированных свалок ТБО с высоким уровнем экологической опасности; свалки Ульяновского, Чердаклинского, Сурского, Карсунского районов примыкают к сибиреязвенным захоронениям и скотомогильникам.

2. Почвы всех несанкционированных сельских свалок по уровню биологического загрязнения относятся к категории «опасных» и «чрезвычайно» опасных.

3. Высокая интегральная токсичность почв несанкционированных свалок обусловлена присутствием тяжелых металлов в концентрациях, превышающих ПДК и стойких органических загрязнителей, образующихся при горении свалочных тел.

Научная новизна. Впервые в сельских районах Ульяновской области исследованы крупные несанкционированные свалки ТБО и охарактеризованы их основные химические и биологические контаминанты. Для всех крупных несанкционированных свалок характерно спорадическое котлованное захоронение свалочных тел и сжигание ТБО для уменьшения их объемов. В Сурском, Карсунском, Чердаклинском, Ульяновском, районах несанкционированные свалки примыкают к сибиреязвенным захоронениям и скотомогильникам.

Почвы всех свалок загрязнены опасной для человека и животных гельминтофауной, включающей разные морфотипы пропагативных стадий гельминтов: Ascaris sp., Toxocara sp., T. leonina, N. vitulorum, Metastrongylus sp., P. equorum, яйца трихоцефалидного типа (принадлежащие, к родам Trichocephalus, Capillaria и Thominx), онкосферы цестод сем. Taeniidae и яйца трематод сем. Opistorchidae и A. alata.

Установлено, что почвы несанкционированных свалок загрязнены тяжелыми металлами, а также хлорорганикой и полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), образующимися при горении свалочных тел.

Теоретическая и практическая значимость. Проблема промышленных и

бытовых отходов получила статус «глобальной» еще в 70 годы прошлого века.

До настоящего времени человечество мало продвинулось в ее решении. Отходы

цивилизации уже сейчас способны превысить утилизационные мощности биосферы. Поэтому комплексные исследования, расширяющие представления о биологических и химических процессах в системе обращения и утилизации ТБО вносят вклад в ее решение.

низкотемпературном горении выделяют в окружающую среду высокотоксичную хлорорганику. Идентифицированы абиотические и биотические загрязнители свалок. Проведена классификация свалок по уровню их биологической опасности.

Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Материалы исследований были представлены и

обсуждались на конференциях различных уровней, в том числе на

Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука и

образование в реализации национального проекта «Развитие АПК»» (Ульяновск,

2006), на П-й Открытой Всероссийской научно-практической конференции

молодых ученых «Молодежь и наука XXI века» (Ульяновск, 2007), на IV, V, VI,

VII Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов

«Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в

регионах» (Анапа,2007-2010гг), на IX Окружной конференции молодых ученых

«Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2008), на Международной научно-

практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск, 2008), на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2009), на П-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск: ГСХА,2010), на VI Международная научно-практическая конференции (Барнаул, 2011 г.).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 145 страницах, включает 26 рисунков, 9 таблиц. Состоит из введения, обзора литературы по изучаемой проблеме, описания объектов, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических предложений, библиографического списка из наименования, в том числе - иностранных авторов, приложений.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И ЕЕ МАСШТАБЫ В РОССИИ

1.1. Анализ путей решения проблемы ТБО в России

Проблема бытовых отходов носит глобальных характер. Ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, биобезопасности, охраны окружающей среды и ресурсосбережения. Накопление ТБО в современном городе ежегодно увеличивается на душу населения на 4-6%, что в 3 раза превышает скорость роста населения (Варшавский В.Я., Скворцов Л.С.,1999; Евдокимов В.И.,1998; Демина Л.А.,2005). По данным природоохранных организаций, ежегодный прирост объёма бытовых отходов в мировом масштабе превышает 3% уровень (Шнайдер И.М.,2002; Бабак В.В., Грибанова Л.П.,1997).

В РФ количество учтенных бытовых отходов, производимых населением, превышает 33 миллиона тонн в год (Шнайдер И.М.,2002; Бабак В.В., Грибанова Л.П.,1997). По извечной российской традиции близи каждого населенного пункта располагаются несанкционированные свалки, как мелкие, так и крупные с периодическим котлованным захоронением. Объем отходов на несанкционированных свалках до настоящего времени не учитывается, но он явно суммарно не меньше, чем на санкционированных свалках.

1.1.1. Понятие твердых бытовых отходов (ТБО)

В категорию твёрдых бытовых отходов (ТБО, бытовой мусор) входят предметы или товары, потерявшие потребительские свойства, наибольшая часть отходов потребления. ТБО подразделяются на: отбросы (биологические ТО) и собственно бытовой мусор (небиологические ТО искусственного или естественного происхождения (Матросов А.С.,1999; Миркин Б.М., Хазиахметов P.M.,2005).

По определению, твердые бытовые отходы - это сложная гетерогенная смесь, включающая в себя вещества различных составов и консистенций. На сегодняшний день выделено несколько основных видов и классов:

макулатурные массы и целлюлозная продукция (древесина);

полимерные соединения (пластмассы); отходы пищевой промышленности; металлические сплавы; стеклотара;

отходы текстильного и шерстопрядильного производства;

кожаные изделия;

резина и каучуки;

мусор с улицы или в доме (смет).

Среднестатистический горожанин ежегодно производит 2-3 тыс. кг ТБО, т.е. городского мусора (Найсман, С.М.2006). Промедление с его удалением и ликвидацией недопустимо, так как может привести к глобальным эпидемиям (чума, холера и др.), к серьезному загрязнению и захламлению городов. В то же самое тремя ТБО содержат ценные компоненты (металлы, органические вещества), а также являются потенциальным энергетическим источником (Зайцев М.А 2000; Любарская М.А. 2004).

Одной из актуальных проблем, связанных с ухудшением качества окружающей природной среды, является нерациональное, экологически опасное и неорганизованное размещение твердых бытовых отходов. Несанкционированное, стихийное складирование ТБО без привлечения достижений экологической биотехнологии вызывает выделение вредных химических (сероводород, индол, скатол и т.п.) и биохимических компонентов в окружающую среду. Формирующиеся под действием снега и дождей на территориях свалок растворы, содержащие вредные химические и биохимические составляющие, загрязняют почвенный слой, попадают сначала в грунтовые воды, а затем в открытые водоемы.

Наиболее высокий уровень биологической опасности представляют собой несанкционированные свалки ТБО, содержащие пищевые отходы в летний период, когда усиленно размножаются микроорганизмы, интенсивно ферментирующие эти отходы. Подобные условия способствуют интенсивному развитию и распространению опаснейших инфекционных и паразитарных заболеваний человека и животных. (Ножевникова А.Н.,1995; Пермяков А.Б.,2001; Попова М.Н.,2002).

Несанкционированные свалки - источник загрязнения всех компонентов окружающей среды. Характерными чертами этого источника загрязнений является нарастающее пространственное рассредоточение, временная изменчивость по объему и составу, непредсказуемость развития химических процессов в толще свалочных тел (Шнайдер И.М.,2002; Бабак В.В., Грибанова Л.П.,1997). Отходы производства и потребления, поступающие на свалку, могут включать в себя вещества, обладающие опасными свойствами: токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью. Они могут представлять непосредственную или потенциальную угрозу для окружающей природной среды и здоровья человека (Мирный А.Н., Абрамов Н.Ф., 1991).

Общеизвестно, что на свалках при длительном хранении отходов в свалочных толщах формируется биогаз, основными компонентами которого являются пожароопасный метан и двуокись

Информация о работе

Любомирова, Васелина Николаевна
кандидата биологических наук
Ульяновск, 2013
ВАК 03.02.08

Диссертация

Комплексная оценка экологической опасности несанкционированных свалок твердых бытовых отходов в сельских районах Ульяновской области - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы