WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Гуман Ольга Михайловна

ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ СРЕДНЕГО УРАЛА

Специальность 25.00.36   «Геоэкология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Екатеринбург, 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный консультант - доктор геолого-минералогических наук,

  профессор, заслуженный деятель науки РФ

Грязнов Олег Николаевич

Официальные оппоненты:

Расулов Ариф Таджаддин-оглы – доктор геолого-минералогических наук

Королев Владимир Александрович – доктор геолого-минералогических наук, профессор

Косинова Ирина Ивановна – доктор геолого-минералогических наук, профессор

Ведущая организация –  ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Защита состоится 16 апреля 2009 г. на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г.Екатеринбург, ул. Куйбышева 30, корпус Ш, ауд.3326.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан «10»  марта  2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Б. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность исследований. Проблема твердых отходов появилась вместе с человеком, и одновременно с этим решались вопросы их утилизации. На Крите за 3000 лет до н.э. твердые отходы помещались в ямы и послойно укрывались землей; у римлян свалки формировались вокруг городов и деревень; где Указ 1407 г. обязывал лондонцев сохранять накопившийся у них мусор в доме до прихода мусорщика; в конце XVlll века перед помещением отходов на свалку в Эдинбурге (Шотландия) производилась их ручная сортировка и часть повторно использовалась или продавалась; к концу XlX века относятся и первые наблюдения за составом мусора. 

Актуальность исследований условий размещения отходов не вызывает сомнения: везде, где существуют населенные пункты, появляются полигоны, (или свалки) бытовых отходов. Характер отходов в составе свалок с течением времени изменился от твердых бытовых на твердые бытовые и промышленные отходы.

В последние годы проблеме обращения с отходами уделяется большое внимание. Различным аспектам проблемы посвящены работы Р.Ф. Абдрахманова, В.М. Белькова, А.М. Гальперина, И.В. Галицкой, В.М. Гарина, И.П. Герасимова, В.М. Гольдберга, О.В. Горбатюка, В.А. Грабовниковой, Л.П. Грибановой, О.Н. Грязнова, Р.Э. Дашко, В.Н. Жиленкова, Э.Зальцберга, Ю.А. Израэля, В.А. Королева, Е.Л. Минкина, В.А. Мироненко, А.Н. Ножевниковой, Е.Н. Огородниковой, В.И. Осипова, Ю.Е. Саета, В.Т. Трофимова, Е.В.Щербины, С.Н.Тагильцева и многих других ученых, вносивших существенный вклад в базу данных по геоэкологии мест размещения отходов.

Сегодня проблема утилизации твердых отходов в полной мере не решена ни в одной из стран мира, и в условиях урбанизации она остается на повестке дня XXl века. Как отмечал В.И. Вернадский, ни один биологический вид не может выжить в созданных им отходах. Отходы необходимо включать в природный цикл, удалять и использовать.

В то же время существуют конструктивные решения проблемы размещения бытовых отходов, если рассматривать захоронение как один из способов утилизации отходов - «техноприродный завод по переработке отходов». Предпосылками этого на Среднем Урале являются:

- наличие большого количества нарушенных горными работами земель;

- значительные площади вокруг добывающих и перерабатывающих комплексов, занятые отвалами вскрышных пород, шламо- и хвостохранилищами;

- незначительная численность населения большинства городов Среднего Урала;

- благоприятные по влагообеспеченности климатические условия региона;

- существование в регионе участков, геологическое строение которых позволяет снизить воздействие полигонов на компоненты геологической среды, а наличие грунтов для санитарной подсыпки – на состояние окружающей среды;

- большой ресурсный потенциал полигонов бытовых отходов на Среднем Урале позволяет выполнять рециркуляцию размещения отходов.

Основная идея работы -  полигоны с течением времени становятся частью геологической среды и как следствие функционируют по законам развития геологического пространства в ограниченном масштабе времени под действием множества природных процессов, учесть влияние которых одновременно при выборе способов утилизации затруднительно. Поэтому захоронение бытовых отходов следует рассматривать как процесс утилизации, для которого необходимо введение элементов управления.

Объектами исследований в данной работе послужили полигоны твердых бытовых отходов Среднего Урала, расположенные в районах, различных в отношении как физико-географического положения, так и геологического строения.

Цель исследований – разработка научных основ управления процессом захоронения бытовых отходов в геологических структурах Среднего Урала и защиты от загрязнения геологической среды.

Задачи исследований: 1) изучение особенностей захоронения бытовых отходов в горнодобывающих регионах; 2) разработка классификации объектов размещения бытовых отходов; 3) разработка идеализированной гидрогеохимической модели полигонов бытовых отходов Среднего Урала; 4) обоснование оптимального комплекса методов геоэкологических исследований для полигонов Свердловской области, обеспечивающего изучение природно-технической системы «полигон – окружающая среда», и геоэкологические прогнозы; 5) выявление оптимальных условий размещения полигонов бытовых отходов в геологических структурах Среднего Урала на основе комплекса объективных критериев; 6) выявление природных и техногенных грунтов, обеспечивающих создание оптимальной технологии складирования отходов; 8) разработка принципов экологического мониторинга на полигонах бытовых отходов Среднего Урала и элементов управления состоянием геологической среды.

Фактический материал. Исходными материалами при решении задач изучения полигонов явились результаты исследований, полученные лично автором или совместно с сотрудниками  кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии (ГИГ) Уральского государственного горного университета (УГГУ) в период с 1988 по 2007 гг. при проведении научно-исследовательских работ, дополненные в период прохождения докторантуры в  2002-2005 гг., а также при работах ООО «Уралгеопроект» на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов Свердловской области. За этот период на кафедре по данному направлению с участием автора в качестве научного руководителя защищена одна кандидатская диссертация и готовятся к защите три кандидатские работы, написано более 50 научно-производственных отчетов.

Исследования выполнялись в рамках госбюджетных тем: «Прогнозирование изменений геологической среды полигонов твердых отходов складчатых областей», совместно с проф. О. Н. Грязновым (№ ГР  01990004548, 1999-2001 гг.); «Принципы комплексного мониторинга геологической среды горнодобывающих комплексов Урала», совместно с проф. Грязновым О.Н. (№ ГР 01200204979, 2002-2004 гг.); «Разработка инструктивных материалов, регламентирующих инженерно-экологическое изучение геологической среды  полигонов ТБО и ПО для обеспечения экологической безопасности окружающих территорий» (по заданию  Государственного комитета по охране природы Свердловской обл., 1999 г.); «Экологический паспорт полигонов ТБО», совместно с проф. О. Н. Грязновым и доц. Н. Н. Паниным (по заданию Министерства природных ресурсов Свердловской области, 1998 г.); «Мониторинг нарушенных земель МО «Город Екатеринбург» (по заданию земельного комитета Администрации г. Екатеринбурга, 2007 - 2008 гг.).

Основной фактический материал получен при выполнении инженерных изысканий для строительства новых, реконструкции существующих и рекультивации действующих полигонов Свердловской области:  Широкореченского, Североуральского, полигона ТБО г. Ревда, Ленинского полигона ТБО города Нижний Тагил, полигонов ТБО г. В. Салда, городов Урай, Ирбит, Михайловский, Краснотуринск, Арамиль, пос. Верх-Нейвинский,  п. Бисерть и др., а также илонакопителей Южной аэрационной станции и Северной аэрационной станции, реконструкции станции водоподготовки МУП «Водоканал» городов Екатеринбург и Нижний Тагил. Кроме того, автор участвовала в экспертной оценке деятельности ряда предприятий области по складированию отходов в фирме “УралИНЭКО” (Бобровский изоляционный завод, Спецавтобаза г. Екатеринбург, МУП ЖКХ г. Н. Тагил, городов Сухой Лог, Новоуральск, Каменск-Уральский, Ревдинской ГРЭС, МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга) и в Государственной экспертизе  ряда проектов по складированию твердых бытовых отходов (городов Асбест, Новоуральск, Каменск-Уральский, Заречный, Карпинск, Полевской  и др.).

Методы исследований. В процессе выполнения исследований широко применялись теоретические обобщения; геологические, гидрогеологические, ландшафтно-геохимические съемки масштабов 1:2000 – 1:50000, аналитические экспериментальные работы в лабораторных и полевых условиях; методы физического и численного моделирования с использованием ГИС-технологий. Виды и объемы выполненных работ (в том числе при участии автора): бурение инженерно-геологических скважин – 12000 (5000) п.м., наблюдательных скважин – 1700 (900) п.м., опытно-фильтрационные работы в скважинах – 120 (50) опытов; в шурфах – 70 (40) опытов; изучение физико-механических свойств грунтов – 1150 (600) монолитов; химического состава грунтов – 970 (800) проб;  химического состава подземных и поверхностных вод – 250 (100) проб; гамма-спектрометрический анализ – 70 (30) проб; минеральный состав грунтов – 115(50) проб. Химический состав твердых отходов, газов фильтрата также заимствован из фондовых и опубликованных работ. Все аналитические исследования выполнялись в аккредитованных лабораториях по аттестованным методикам.

Научная новизна работы сводится к следующему:

1. Полигоны твердых бытовых отходов классифицированы по технологическим параметрам и условиям размещения, положению в геологических структурах Среднего Урала, совместное взаимодействие которых определяет ореолы загрязнения окружающей среды при складировании отходов.

2. Территория Среднего Урала разбита на районы, отличающиеся по степени защищенности геологической среды (в частности, подземных вод) от загрязнения с выделением типологических геологических критериев выбора участков для размещения полигонов.

3. Предложена гидрогеохимическая модель «полигон бытовых отходов – окружающая среда», позволяющая прогнозировать процессы разложения отходов и распространения загрязнения в геологических структурах Среднего Урала, служащая основой профилактических мероприятий управления процессом складирования отходов.

4. На основе проведенных исследований выявлены природные и техногенные грунты с определенными физико-механическими и физико-химическими свойствами, которые предложено использовать для создания противофильтрационных экранов и промежуточной изоляции.

5. Предложен комплекс методов изучения и экологической оценки полигонов твердых бытовых отходов.

6. Разработаны принципы организации экологического мониторинга природной окружающей среды на полигонах бытовых отходов Среднего Урала.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований:

1. Научные положения по управлению процессом захоронения бытовых отходов использованы при проектировании новых полигонов (п. Бисерть, г. Краснотуринск и др.) и рециклинга действующих полигонов с учетом результатов мониторинга геологической среды на объектах-аналогах в типовых геологических структурах (Широкореченский, Горнощитский lll и V полигоны г. Екатеринбурга, Ленинский полигон в г. Нижнем Тагиле, Верх-Нейвинский, Ирбитский, Михайловский полигоны и др.).

2. Разработаны рекомендации по санации и рекультивации нарушенных земель г. Екатеринбурга, включая несанкционированные свалки.

3. Теоретические положения и результаты научных исследований используются в лекционных курсах кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ: «Геоэкология», «Грунтоведение», «Инженерные сооружения», «Инженерно-геологические изыскания», «Механика грунтов и горных пород», курсовом и дипломном проектировании, включены в инструктивные и методические документы, а также учебно-методическую литературу (три учебных пособия).

Защищаемые положения.

1. Складирование твердых бытовых отходов на полигонах в природных, экологических и экономических условиях Среднего Урала является в современных условиях оптимальным способом их утилизации. Оно должно осуществляться на основе типоморфных характеристик полигонов с учетом физико-географических условий и геолого-гидрогеологических особенностей территорий для минимизации негативного воздействия на окружающую среду (главы 1, 2).

2. Трансформация геологической среды полигонов твердых бытовых отходов Среднего Урала обусловлена гидрогеохимическими, биогеохимическими процессами в системе «полигон – геологическая среда», строением, мощностью, составом пород зоны аэрации, степенью защищенности подземных вод и выражается в аэрогенном и гидрогенном загрязнении почв, грунтов, изменении химического, газового, минерального, микробиологического состава и свойств грунтов зоны аэрации, подземных вод, активизации процесса выветривания в породах основания полигонов (глава 3).

3. Геоэкологический мониторинг территорий полигонов твердых бытовых отходов охватывает все компоненты природно-технической системы «полигон твердых бытовых отходов – окружающая среда» на разных этапах ее существования. Он нацелен на управление процессом захоронения отходов на основе систематических наблюдений, выявления тенденций в изменении состояния отходов и среды, разработки краткосрочных и долгосрочных прогнозов и рекомендаций (глава 4).

4. Сочетание научного подхода к складированию отходов в условиях Среднего Урала и концепции профилактических мероприятий, предупреждающих негативные изменения природно-технических систем «полигон твердых бытовых отходов – геологическая среда», позволяет на новом качественном уровне подойти к решению актуальных проблем охраны окружающей среды и рационального природопользования при захоронении отходов (глава 5).

Апробация работы. Основные результаты научных исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались: на Международном совещании «Биологическая рекультивация нарушенных земель» (Екатеринбург, 1996 г.); научно-практических семинарах Международной выставки «Уралэкология» (Екатеринбург, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001 гг.);  Международном симпозиуме «Инженерно-геологические проблемы урбанизированных территорий» (Екатеринбург, 2001 г.); Международной  научно-практической конференции «Техногенная трансформация геологической среды» (Екатеринбург, 2002 г.); Годичных сессиях Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» (Москва, 2003, 2004, 2005 гг.); Толстихинских чтениях (Санкт-Петербург, 2003, 2004 гг.); Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Реновация: отходы-технологии-доходы» (Уфа, 2004 г.); Международной научной конференции «Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики» (Москва, 2006 г.); Уральской горно-промышленной декаде (Екатеринбург, 2005, 2006, 2007 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий» (Екатеринбург, 2006 г.); Международной научной конференции «Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем» (Москва, 2007 г.); научных семинарах Института геологии и геофизики и кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Уральского государственного горного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликована 51 работа, основные из них следующие: 1 монография, 19 статей (из них 7 - в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАКа), 18 - материалов конференций.

Личный вклад автора. Диссертант лично участвовала в проведении полевых, лабораторных исследований на полигонах ТБО и обработке полученных результатов. Автором сформулированы методические основы и принципы выполнения мониторинга на полигонах с учетом их положения в геологических структурах Среднего Урала и классификационных признаков. Разработана модель полигона, рассматривающая процессы в теле полигона одновременно с процессами в геологической среде основания полигонов, предложены способы обустройства полигонов с использованием местных грунтов и отходов.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному консультанту, заслуженному деятелю науки РФ, доктору геолого-минералогических наук, профессору О.Н. Грязнову за постановку темы, работы и постоянную помощь в ее выполнении, доктору геолого-минералогических наук, профессору Л.С. Табаксблату, доктору технических наук, профессору С.Н. Тагильцеву за консультации, доктору геолого-минералогических наук доценту А.Б. Макарову и доценту Э.И. Афанасиади за полезные советы и замечания по существу работы; кандидату геолого-минералогических наук Л.П. Грибановой за предоставление материалов по Московскому региону; кандидату геолого-минералогических наук, доценту И.А. Долининой, магистрам А.В. Захарову, А.В. Ворожеву, зав. лабораторией Н.Г. Бондаренко, кандидату геолого-минералогических наук В.Н. Довгополому  – за помощь в выполнении исследований и оформлении работы, кандидату геолого - минералогических наук М.Ю. Широкову за содействие в выполнении работы. Автор выражает также благодарность всем своим коллегам - преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ за оказанную поддержку, помощь в выполнении работы и ее обсуждении.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 234 наименования. Работа изложена на 351 страницах текста, содержит 82 рисунка и 23 таблицы.

Во введении показаны актуальность исследований, цели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость. В первой главе «Состояние проблемы утилизации отходов» приведены условия размещения полигонов бытовых отходов на Среднем Урале, в России и за рубежом, выделены факторы, их определяющие, основные способы обращения с отходами, анализ оценки воздействия полигонов на окружающую природную среду. Во второй главе «Особенности полигонов твердых бытовых отходов и их размещения в геологических структурах Среднего Урала» выполнена типизация полигонов Среднего Урала на примере Свердловской области, дана их инженерно-геологическая характеристика с оценкой степени опасности, выполнен анализ условий размещения полигонов ТБО в геологических структурах Среднего Урала. В третьей главе «Закономерности трансформации эколого-геологических систем Среднего Урала при размещении в них полигонов твердых бытовых отходов» рассмотрены процессы, происходящие в системе «полигон – окружающая среда», включающие процессы в атмосфере, в теле полигона, в породах основания полигона. В четвертой главе «Принципы организации мониторинга окружающей среды при складировании твердых бытовых отходов в структурах Среднего Урала» определены принципы экологического мониторинга на полигонах, методические основы режимных наблюдений на разных этапах существования полигонов, рассмотрены методы обработки экологической информации с использованием баз данных, инженерно-экологические прогнозы состояния геологической среды. В пятой главе предложены методы и способы решения инженерно-геологических и экологических проблем при управлении полигонами твердых бытовых отходов Среднего Урала с использованием глинистых грунтов Среднего Урала в качестве оснований полигонов и осадков водоподготовки и водоочистки как изолирующих экранов, предложена рациональная схема обустройства полигонов. В заключении сформулированы основные результаты выполненных исследований.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Складирование твердых бытовых отходов на полигонах в природных, экологических и экономических условиях Среднего Урала является в современных условиях оптимальным способом их утилизации. Оно должно осуществляться на основе типоморфных характеристик полигонов с учетом физико-географических условий и геолого-гидрогеологических особенностей территорий для минимизации негативного воздействия на окружающую среду (главы 1, 2).

Уральский регион – это горнодобывающий и горноперерабатывающий регион, который насчитывает более чем 300-летнюю историю добычи и переработки полезных ископаемых. Крупные населенные пункты на Среднем Урале развивались вблизи осваиваемых месторождений. Число жителей в них редко превышает 50000 – 150000 человек (кроме гг. Екатеринбурга и Нижнего Тагила). Средние полигоны формируются в городах и районных центрах с населением более 50000 человек, мелкие - в остальных населенных пунктах. В области преобладают средние (4 - 10 га) и мелкие (< 4 га) по размерам полигоны ТБО. Крупные полигоны (> 10 га) сформировались в гг. Екатеринбурге и Нижнем Тагиле (рис.1).

Факторы, влияющие на условия размещения ТБО на Среднем Урале: численность населенных пунктов, их местоположение в региональном  аспекте, наличие земельных ресурсов, история развития региона, характер промышленного освоения региона. Большинство свалок (полигонов) ТБО здесь расположены в бывших карьерах, зонах сдвижения горных пород, на отвалах, шламохранилищах, т.е. их местоположение связано с «горнодобывающими элементами рельефа». Доля полигонов ТБО относительно площадей хранилищ отходов мала - менее 10 % (рис.2).

Рис.2. Соотношение площадей хранилищ отходов в Свердловской области

Наличие нарушенных земель позволяет рассматривать процесс захоронения отходов на Среднем Урале как основной процесс их утилизации. 

Суммарная площадь официально учтенных полигонов ТБО на Среднем Урале составила 1248,2 га. Строительство крупных мусороперерабатывающих заводов здесь экономически не выгодно, рациональнее использовать существующие заводы для переработки вторичного сырья.

В настоящее время существует значительное количество способов переработки ТБО: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, выщелачивание, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз. Все эти

Рис. 1. Местоположение полигонов ТБО на Среднем Урале

способы не совершенны, так как после каждого из них остаются отходы, причем токсичность и опасность их выше, чем у перерабатываемых отходов. Процесс сортировки сопровождает любую технологическую схему переработки и позволяет подвернуть рециклингу от 30 до 40 % отходов. Это относится и к отходам Свердловской области, морфологический состав которых идентичен составу отходов в России и мире. В сезонном и среднегодовом разрезе в составе твердых бытовых отходов преобладают пищевые отходы (35 %), бумага (21 %), стекло (12 %), полимерные материалы (10 %), пластиковые баллоны (7 %), металлолом (5 %), т.е. в основном те исходные составляющие отходов, которые должны попадать во вторичную переработку путем сортировки отходов до их захоронения (рис.3).





Рис. 3. Среднегодовой морфологический состав твердых бытовых отходов Свердловской области (Б.П. Ширшов, 2000)

Крупными недостатками процесса захоронения, по мнению многих авторов, являются необходимость значительных площадей земли, землеройной техники и грунта для изолирующих слоев. В горнодобывающих регионах Урала, где имеются нарушенные горными работами и местами размещения отходов добычи земли, а также минеральные нетоксичные отходы, которые можно использовать в качестве изолирующего грунта, последний недостаток не актуален. В качестве изолирующих грунтов полигонов ТБО на Среднем Урале используются вскрышные породы и отходы процесса обогащения руд. Первые - отходы добычи полезных ископаемых, не меняют существенно своих природных свойств и используются преимущественно в качестве строительных материалов (А.Б. Макаров, 2003). Отходы процессов обогащения руд, размещаемые в хвосто- и шламохранилищах, имеют достаточно однородный, фракционированный состав, преимущественно уже не в виде обломков горных пород, а мелко- и тонкообломочных частиц минералов. Отходы металлургического производства, образование которых связано с металлургическим переделом, формируются из продуктов, образующихся при высоких температурах. Шлаковые отвалы черной и цветной металлургии состоят преимущественно из искусственных, в том числе стекловатых, фаз и существенно отличаются от природных образований. Для создания изолирующих слоев могут быть использованы также отходы очистки сточных и питьевых вод и т.п.

Распределение промышленных отходов в разрезе полигонов зависит от условий эксплуатации полигона: при возникновении бытовых свалок в местах скопления промышленных отходов шлаки, шламы и другие промышленные отходы располагаются в нижней части разреза техногенных отложений (полигоны на территории завода АО «Михалюм», в п.Верх-Нейвинский, «Прометей» в г. Каменск-Уральский, полигоны в городах Верхняя Салда, Качканар и др.); если промышленные отходы использовались как изолирующий материал, техногенные грунты с поверхности перекрывают толщу бытовых отходов (полигоны в поселках Б. Седельниково, Горный Щит, Дзержинский и Ленинский в г. Нижний Тагил и др.); на части полигонов промышленные и бытовые отходы размещаются бессистемно (Широкореченский, Северный в г. Екатеринбурге).

Главной особенностью строения полигонов ТБО является их неоднородность. Насыпная плотность ТБО в местах их образования в среднем составляет 0,198 г/см3 и колеблется в пределах 0,150- 0,287 г/см3, плотность в уплотненном состоянии от 0,8 до 1,5 г/см3 (Г.М. Батракова, 2003). С глубиной увеличиваются плотность, влажность и степень влажности отходов, уменьшаются их фильтрационные свойства. Подобная закономерность прослеживается практически на всех полигонах Свердловской области. В нижней части полигонов, расположенных на водоупорном основании, отходы, как правило, водонасыщенные. Фильтрационные свойства отходов также неоднородны: при изучении отходов на полигоне в г. Реж методом наливов в шурфы (20 опытов) коэффициенты фильтрации изменялись по поверхности полигона от 0,038 до 2,02 м/сут. Прочностные и деформационные свойства низкие, со временем происходит увеличение плотности свалочных грунтов, уменьшается влажность, улучшаются прочностные и деформационные свойства (А.М. Гальперин, 1997, Р.С. Зиангиров, 1980). Особенность полигонов ТБО Среднего Урала – наличие техногенной составляющей, типичной для добывающего или перерабатывающего комплексов территорий, где формируются полигоны (полигоны г. Нижний Тагил – отходов черной металлургии, г. Верхняя Салда – титановой промышленности, городов Михайловский и Каменск-Уральский – алюминиевой промышленности, городов Реж и Полевской – никелевые отходы и т.д.). Техногенная составляющая полигонов ТБО зависит от вида промышленных отходов, так, для полигона г. Верхняя Салда она представлена включениями обломков бетона (цемент с кварцевым песком), обломками стружки и сплавов белого цвета, черными силикатными сферами; в районах алюминиевого перерабатывающего комплекса (г. Михайловский) - корундом (Al2O3), байеритом (Al(OH)3), байерит-гиббситом и карборундом (SiC).

По составу складируемых отходов полигоны подразделяются на принимающие: собственно твердые бытовые отходы; твердые бытовые и промышленные отходы (доля промышленных отходов менее 30 %); твердые промышленные и бытовые отходы (доля промышленных отходов более 30 %); твердые и жидкие бытовые отходы (соотношения не регламентируются); полигоны с несанкционированным поступлением отходов, когда не ясны их состав, токсичность, радиоактивность.

Основными природными факторами, определяющими масштабы загрязнения от полигонов ТБО, являются климат, рельеф, густота речной сети. Физико-географические условия Среднего Урала создают благоприятные предпосылки для разложения отходов. В пределах Свердловской области происходит закономерное уменьшение количества осадков с запада на восток. Превышение количества осадков над величиной испарения наблюдается практически на всей территории, за исключением юго-восточной части региона. Коэффициент увлажнения на большей части Свердловской области равен 1,2 – 1,6. В горной полосе Северного Урала он еще выше. На юго-востоке увлажнение становится неустойчивым и недостаточным, коэффициент увлажнения меняется от 1,0 до 0,9-0,8.

Целесообразно в классификацию полигонов ввести характеристики водного режима геосистемы, влияющие на протекание процессов разложения отходов и загрязнения геологической среды. В пределах Среднего Урала для мест размещения полигонов ТБО можно выделить следующие типы водных режимов: промывной (атмосферные осадки промывают отходы и достигают уровня грунтовых вод), непромывной (атмосферные осадки формируют «верховодку» в теле полигона из-за наличия непроницаемых пород основания), паводковый (сезонное затопление отходов в долинах рек), водозастойный (геосистемы с атмосферным и грунтовым питанием отходов). В теплые периоды года атмосферное питание благоприятно влияет на скорость разложения ТБО.

В рельефе Свердловской области отчетливо выделяются полоса Уральских гор и равнины – на юго-западе и на востоке, в западносибирской части области. Как горный, так и равнинный рельефы имеют достаточно сложный характер, обусловленный взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов рельефообразования. Значительные перепады высот в горной полосе Урала способствуют формированию больших объемов поверхностного и подземного стоков с территорий. Небольшие перепады высот в равнинной части Урала, относительно ровные территории приводят к тому, что доля поверхностного и подземного стоков в круговороте воды уменьшается.

Поверхностные воды на территории Свердловской области представлены стоком рек Исеть, Пышма, Тура, Тавда, Чусовая, Уфа (см. рис.1). Большая часть рек (Тавда, Тура, Исеть и др.) принадлежат к Обь–Иртышскому бассейну, к речной системе Тобола. На юге, юго-западе области протекают реки Волго-Камского бассейна – притоки р. Камы (Чусовая и Косьва) и р. Белой (Уфа). В пределах горно-складчатого Урала относительно густая речная сеть определяет ограниченность водосборных бассейнов подземных вод. Реки являются областями разгрузки подземных вод. В исследуемых условиях масштабы загрязнения подземных вод в значительной степени ограничены бортами речных долин и их притоков.

По особенностям геологического строения территория Среднего Урала принадлежит  трем структурным мегазонам: Предуральского краевого прогиба, открытых структур горно-складчатого Урала и чехла мезо-кайнозойских платформенных отложений Зауралья (О.М. Гуман, С.Г. Дубейковский, А.С. Зайцев, 1986, 1991; О.Н. Грязнов, О.М. Гуман и др., 2000), определяющих условия залегания водоносных горизонтов и комплексов (см. рис.1). Наиболее благоприятная обстановка для строительства полигонов свойственна восточным районам Свердловской области в пределах мезо-кайнозойского чехла Зауралья. Менее благоприятными условиями характеризуются западные районы области в пределах Предуральского краевого прогиба. Наиболее сложная обстановка свойственна освоенным районам горно - промышленного Урала с его открытыми гидрогеологическими структурами. Здесь к выбору мест размещения и обустройству полигонов ТБО необходимо подходить с наибольшей требовательностью и осторожностью.

В пределах Предуральского краевого прогиба особое внимание следует обратить на наличие в геологическом разрезе карстующихся коренных пород - известняков и особенно легкорастворимых ангидритов, которые часто развиты в пониженных участках рельефа и являются участками, где проектирование полигонов ТБО крайне нежелательно.

В строении горно-складчатого Урала с запада на восток выделены следующие региональные структуры первого порядка: Западно-Уральская зона линейной складчатости, сложенная терригенными (обломочными) и карбонатными отложениями в возрастном интервале от кембрия до нижней перми; Центрально-Уральское поднятие, представленное древними комплексами (архейско-рифейского, кембрийского-ордовикского возраста) глубокометаморфизованных горных пород водораздельной части Урала; Тагило-Магнитогорский прогиб, выраженный в пределах области Тагильским мегасинклинорием, сложенный вулканогенно-осадочными комплексами силура - нижнего карбона, прорванными интрузивами гранитоидов, габброидов и гипербазитов; Восточно-Уральская область поднятий и сопряженных прогибов второго порядка, занимающая большую часть восточного склона Урала, отличающаяся особенно сложным строением с осадочными, осадочно-вулканогенными, вулканогенными и метаморфическими толщами возрастного диапазона от рифея до нижнего карбона включительно, широко распространены интрузивные породы разнообразного состава с преобладанием гранитоидов в Верхотурско-Верхисетском и Сосьвинско-Коневском мегантиклинориях (последний получил название Главного гранитного пояса Урала).

Открытые структуры горно-складчатого Урала  необходимо оценивать с позиции трещинной нарушенности скальных массивов (О.М. Гуман; С.Г. Дубейковский; В.П. Семакин, 1988). Наиболее проницаемыми породами в зоне аэрации являются осадочные, вулканогенные и вулканогенно-осадочные горные породы. Массивы интрузивных пород гранитоидного, габброидного и ультраосновного составов в этом отношении более благоприятны. В Западно-Уральской зоне линейной складчатости и Центрально-Уральском поднятии при выборе участков под полигоны следует руководствоваться, главным образом, рельефом местности, выбирая наиболее пологие склоны с глубиной залегания уровней подземных вод более 10 м. В Тагило-Магнитогорском прогибе и Восточно-Уральском поясе поднятий и сопряженных прогибов при размещении полигонов необходимо избегать заболоченных и подтопленных участков, подработанных пространств, участков развития техногенного карста, одновременно аргументированно оценивать возможность использования старых горных выработок и отвалов для размещения полигонов.

Чехол мезо-кайнозойских платформенных отложений в условиях аккумулятивно-равнинного рельефа Зауралья в пределах Свердловской области перекрывает складчатые структуры Восточно-Уральской области поднятий и сопряженных прогибов, отчасти Зауральского поднятия и Тюменско-Кустанайского прогиба. Мощность чехла возрастает по мере погружения фундамента в восточном направлении. В разрезе мезо-кайнозоя выделяется четыре структурных яруса. В Зауральском регионе при размещении полигонов необходимо избегать выходов на поверхность водоносных горизонтов, пригодных для водоснабжения, и речные долины.

При выборе мест расположения полигонов ТБО необходимо учитывать геологические критерии размещения отходов. По геологическим признакам следует исключать следующие территории: непосредственного проявления экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов: оползней, осыпей, овражной эрозии, карстово-суффозионных процессов, воронок обрушения на подрабатываемых территориях; на которых неизбежен контакт отходов и поверхностных вод: поймы рек, овраги, тальвеги постоянных и временных водотоков, болота; распространения с поверхности высокопроницаемых водоносных грунтов (галечники, трещиноватые закарстованные известняки и другие скальные породы, щебенистые грунты); с уклонами рельефа более 15 град.; водозаборов в границах 1 - 3 поясов зон санитарной охраны, а при наличии поверхностных водозаборов на расстоянии от 3 до 5 км от последних по боковым границам вдоль линии водозаборов; распространения полезных ископаемых. Неблагоприятными являются следующие территории: с высоким залеганием грунтовых вод (менее 3 м от дневной поверхности); с зоной аэрации, сложенной проницаемыми грунтами (дресвяно-щебенистыми, песками, галькой); с отсутствием водоупорных глинистых отложений, перекрывающих эксплуатируемые водоносные горизонты; расположенные в радиусе до 500 м от водоемов, пойм, временных водотоков; территории возможной активизации экзогенных геологических процессов. Неблагоприятные условия могут быть компенсированы устройством природоохранных сооружений, но включать данные территории в число выбранных участков допустимо лишь при полном отсутствии площадей с более благоприятными характеристиками.

Воздействие полигонов ТБО на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферного воздуха, почв, подземных и поверхностных вод, в изменении природных ландшафтов. Совокупность технологических параметров (масштаб полигона, способы накопления отходов и их состав, условия размещения) и геологических условий (положение в региональных структурах, состав пород основания) определяет опасность воздействия полигонов на компоненты окружающей среды. Анализ вышеперечисленных условий и факторов позволил разработать типологическую классификацию существующих полигонов Среднего Урала (табл.1). Реально оценивать процессы загрязнения природной среды в типовых геологических структурах необходимо по результатам мониторинга.

2. Трансформация геологической среды полигонов твердых бытовых отходов Среднего Урала обусловлена гидрогеохимическими, биогеохимическими процессами в системе «полигон геологическая среда», строением, мощностью, составом пород зоны аэрации, степенью защищенности подземных вод и выражается в аэрогенном и гидрогенном загрязнении почв, грунтов, изменении химического, газового, минерального, микробиологического состава и свойств грунтов зоны аэрации, подземных вод, активизации процесса выветривания в породах основания полигонов (глава 3).

Система «полигон ТБО - окружающая среда» - это единая природно-техническая система, свойства которой обусловлены процессами, протекающими в атмосфере вблизи полигона, в теле полигона, в

Таблица 1

Сводная классификация полигонов ТБО Среднего Урала

Классификационные признаки

Типы полигонов ТБО

Площадь и объем отходов

Мелкие

(0,3-4,0 га; < 100000 м3)

Средние

(4,0 – 10 га; n • 100000 м3)

Крупные

(10-65 га; n • 1000000 м3)

Состав складируемых отходов*

ТБО

ТБО+ЖБО

ТБО + ПО

(<30%)

ПО + ТБО

(>30%)

Не известен

Способ накопления

Навалом на рельефе

Траншейным способом

Условия размещения

На площадях с ненарушенными природными условиями

На техногенных грунтах

В понижениях рельефа природного и техногенного происхождения

На заболоченных территориях

Инженерно-геологическая характеристика подстилающих пород основания

Глинистые породы

Скальные монолитные

Скальные трещиноватые

Песчаные

Крупнообломочные

Закарсто-ванные

Положение в региональных структурах

Предуральский краевой прогиб

Чехол мезо-кайнозойских платформенных отложений Зауралья

Открытые структуры горно-складчатого Урала

Водный режим геотехнической системы «полигон - геологическая среда»

Непромывной

Промывной

Паводковый

Водозастойный

Контроль за воздействием на окружающую среду

Контролируемые

Частично контролируемые

Неконтролируемые

Степень опасности

Неопасные

Опасные

*) Здесь и ниже классификационные характеристики могут быть свойственны любым типам по крупности полигонов.

поверхностных водах вблизи полигона, в породах и почвах основания полигона, в подземных водах в зоне влияния полигона, а также экзогенными геологическими процессами. Трансформация окружающей среды в местах размещения отходов связана с одновременно протекающими процессами механического, физического, физико-химического, химического, биохимического и биологического характера. В результате происходят изменения рельефа, свойств и состояния грунта, состава поверхностных и подземных вод, интенсивности и характера экзогенных геологических процессов. Сложность изучения системы «полигон ТБО – окружающая среда» состоит в том, что механические, термические, физико-химические, химические и биологические воздействия в реальной обстановке накладываются, суммируются, подавляются и видоизменяются. Взаимодействие полигона с геологической средой определяется сочетанием типа полигона с типом геологической среды как принципиально различных по материалу: «материал» геологической среды «живет» по природным законам, а материал полигона – по техническим (В.А. Королев, 2007). По окончании эксплуатации полигона тело полигона совместно с окружающими породами подчиняется природным процессам, отходы становятся техногенным грунтом, и на них продолжается строительство, особенно в крупных городах.

Этапы формирования природно-технической системы (ПТС) «полигон ТБО – окружающая среда» (выбор участка для размещения отходов, складирование, реконструкция, рекультивация, ликвидация) отличаются перечнем преобладающих процессов и условиями их протекания.

Перенос загрязняющих веществ и легких фракций отходов аэрогенным путем связан с разложением отходов в теле полигона до газообразных составляющих и с процессами горения отходов. При эксплуатации мелких и средних полигонов в условиях Среднего Урала ореол загрязнения по установленным нормативам не превышает размеров санитарно-защитной зоны. В составе газов присутствуют метан, углекислый и угарный газы, азот, кислород, аммиак, водород, сероводород, тяжелые углеводороды, растворители, хлорорганические соединения. С газами могут выделяться аэрозоли различных металлов, в том числе ртути. В почвы аэрогенным путем привносятся аммиак, тяжелые металлы, диоксины, фенол, бензол и органо-минеральные соединения (А.Н. Ножевникова, 1993).

Процессы, происходящие в теле полигона, протекают в аэробных, переходных и анаэробных условиях и определяют интенсивность воздействия на компоненты геологической среды (О.В. Горбатюк, 1989). На характер протекания этих процессов влияют технология обращения с отходами, масштаб полигона, состав отходов и их влажностный режим. В теле полигона происходят окисление (аэробная зона), брожение (анаэробная зона), биодеградация отходов (И.Н. Липунов, 1995; А.И. Нетрусов и др., 2004). Формирование фильтрата происходит в результате совместного действия следующих процессов: разложения отходов, инфильтрации атмосферных осадков в толщу отходов, проникновения в отходы подземных и поверхностных вод. Образующийся фильтрат представляет собой сложную многокомпонентную систему простых, сложных и, вероятно, комплексных химических соединений, большая часть которых является нестабильной. Образование фильтрата происходит при массовой влажности органосодержащих твердых бытовых отходов от 30 до 80 %, в качестве стартовой влажности начала процесса перегнивания считают влажность 50 %. Состав воды фильтрата: минерализация варьирует от 3,0 до 13,0 г/л, преобладающие анионы - НСО3-, NH4+ и Сl-, катионы - Na+, K+, в меньшей степени - Ca2+и Mg2+. Содержание тяжелых металлов различно, преобладают железо, кадмий, кобальт, марганец, медь, мышьяк, никель, свинец, титан, хром, цинк. Кроме того, в фильтрате присутствуют жирные кислоты, фенолы, спирты, эфиры, парафин, алкалоиды, хлорорганические соединения, полициклические ароматические углеводороды, а также жизнеспособные микроорганизмы различных физиологических групп (сапрофиты, сульфатвосстанавливающие, метаногенные, окисляющие углеводороды) (Л.П. Грибанова, 1995, Я.И. Вайсман, 2000).

В теле полигона активно протекают процессы биоразрушения, включающие (А.И. Нетрусов и др., 2004): 1) трансформацию, 2) фрагментацию, и 3) минерализацию с превращением сложного вещества в самые простые (Н2О, СО2, Н2, NH3, СН4 и т.д.). Основными биологическими агентами, осуществляющими биоразрушения, являются микроорганизмы, обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма. Именно они способны разлагать широкий спектр химически устойчивых соединений, тем самым возвращая основные питательные элементы в глобальные циклы и предотвращая накопление «мертвых» остатков на поверхности Земли.

При разложении отходов происходит загрязнение почв вблизи полигонов аэрогенным и гидрогенным путями. Особенностью загрязнения почв и пород зоны аэрации в отличие от воздуха и воды является то, что почвы и породы – менее подвижная среда, миграция вещества здесь происходит очень медленно, особенно миграция по площади. Породы зоны аэрации полигонов ТБО в условиях техногенных воздействий на природную среду выступают одновременно в трех формах: как накопитель и преобразователь поступающих на поверхность земли загрязняющих веществ, как экран на пути их движения вглубь и поступления в грунтовые воды и как вторичный источник загрязнения. В характеристике биогеохимических процессов, протекающих в системе вода – порода – газ - живое вещество, главными являются: 1) минералого-геохимические особенности субстрата; 2) биогеохимические параметры раствора как агента химического выветривания субстрата; 3) состав и параметры подпочвенного воздуха; 4) особенности состава и жизнедеятельности живого вещества, продукты его метаболизма и разложения органических веществ. Все это в комплексе и определяет равновесно-неравновесное состояние системы вода – порода – газ - живое вещество. Процессы преобразования фильтрата полигонов ТБО в зоне аэрации являются вторым этапом (после формирования фильтрата в теле полигона) формирования химического состава подземных вод. Концентрирование элементов в зоне аэрации обусловлено наличием в породах глинистых минералов, органических веществ и различными окислительно-восстановительными условиями. В условиях, когда породы зоны аэрации представлены глинами, суглинками, супесями, средне-, мелко- и тонкозернистыми песками, галечниками или дресвяно-щебенистыми грунтами с высоким содержанием глинистого, суглинистого, супесчаного или песчаного заполнителя, проявляются сорбционные свойства грунтов. При этом происходит диспергация глинистых агрегатов в грунтах, повышается их гидрофильность, снижается фильтрационная способность и прочность (Р.Э. Дашко, 2004). Глинистые грунты с высоким содержанием бактериальной массы переходят в квазипластичные разности. В случае трещинных коллекторов ионный обмен в связи с ограниченной поверхностью раздела твердой и жидкой фаз не оказывает существенного влияния на состав подземных вод. Газы активно участвуют во многих физико-химических процессах (окисление, растворение, восстановление, биологические процессы) в грунтах (Е.М. Сергеев и др., 1985). Роль газовой компоненты особенно велика в зоне аэрации, где грунты представляют трех- или четырехкомпонентные системы, а значительная часть пор занята газами. В слабоводонасыщенных грунтах (влажность ниже максимальной гигроскопической) значительная часть газов находится в адсорбированном состоянии. Наиболее активно адсорбируются СО2, N2, О2, Н2, но они могут вытесняться молекулами воды при увлажнении грунта, выделяясь в атмосферу.

Механизм формирования техногенных гидрогеохимических процессов на полигонах ТБО состоит из трех стадий. Первая соответствует инфильтрации загрязненных вод через зону аэрации и характеризуется метаморфизацией фильтрата вследствие процессов хелатизации, растворения, выщелачивания, обменно-адсорбционных процессов, сопровождающих движение загрязненных вод через зону аэрации. На второй стадии происходит смешение метаморфизованного фильтрата с подземными водами. Третья стадия соответствует переносу загрязняющих веществ по водоносному горизонту, которая начинается практически одновременно со второй. Важнейшими факторами миграции загрязнений являются естественная скорость потока подземных вод и активная пористость водовмещающих пород. Во время третьей стадии происходит формирование области загрязнения в водоносном горизонте и распространение загрязнения по площади. Естественное самоочищение подземных вод в пределах ореола загрязнения растягивается на многие годы – десятилетия. Прежде всего это относится к пористым и трещиновато-пористым коллекторам при низких значениях градиентов фильтрации и удаленности областей разгрузки подземных вод; к тому же, в таких коллекторах сильно загрязненными обычно оказываются не только подземные воды, но и сами породы.

Проиллюстрируем изменение состава подземных вод на примере полигона Горнощитский - Ш г. Екатеринбурга, расположенного в бывшем карьере кирпичных глин. Мощность накопленных за 30-летний период складирования отходов составила 5 м, глубина уровня подземных вод от сформированной поверхности полигона 10 м. Зона аэрации сложена в основном глинистыми грунтами. Результаты исследований фонового по отношению к полигону состава подземных вод, фильтрата в теле отходов и подземных вод в границах полигона приведены в табл. 2. Из таблицы видно, что очистка загрязненных вод начинается уже в границах полигона

Таблица 2

Результаты исследований химического состава подземных вод в районе полигона Горнощитский - Ш г. Екатеринбурга

Показатели состава воды

Содержания

Фон/фильтрат/зона смешения с водоносным горизонтом (кратность фона)

рН

7,79/7,4 /7,4

Сухой остаток, мг/л

556,9/6772,0 /1992,0 (12/3,5)

Общая жесткость, мг-экв/л

10,49/73,7 /29,3 (7/2,8)

Кальций, мг/л

46,2/1248,0 /498,0 (27/10,7)

Магний, мг/л

98,1/139,0 /54,0 (1,4/0,6)

Хлор-ион, мг/л

22,5/699,6 /100,3 (31,1/4,5)

Сульфат-ион, мг/л

245,0/1675,0 /195,0 (6,8/0,8)

Фосфат-ион, мг/л

0,01/0,39 /0,16 (39/16)

Азот аммонийный, мг/л

0,61/56,0 /0,4 (91,8/0.65)

Нитриты, мг/л

0,01/0,04 /0.04 (4/4)

Нитраты, мг/л

0,1/2,88 /1,13 (28,8/11.3)

Железо общее, мг/л

0,44/2094,0 /164,0 (4759/373)

Марганец, мг/л

0,02/41,8 /11,5 (2090/575)

Алюминий, мг/л

0,03/1956 /172 (65200/5733)

Цинк, мг/л

0,06/500,0 /0,5 (8333/8,3)

Хром, мг/л

0,03/6,10 /0,6 (203/20)

Кадмий, мг/л

Не обн./0,14 /0,008 (/)

Никель, мг/л

0,03/4,99 /0.56 (166,3/18,6)

Нефтепродукты, мг/л

0,01/180 /0,74 (18000/74)

Общие колиформные бактерии, число КОЕ в 100 мл

Не обн. /11600/ Не обн.

Термотолерантные колиформные бактерии, число КОЕ в 100 мл

Не обн. /11600/ Не обн.

Колифаги, число БОЭ в 100 мл

Не обн. /обн./ Не обн.

Общее микробное число, число бактерий в 1 мл

Не обн. /84/ 6,5

за счет достаточной (до 5 м) зоны аэрации глинистого состава и процессов, происходящих в ней, а также за счет разбавления фильтрата подземными водами при их смешении.

В скважинах, расположенных в 200-400 м ниже по потоку подземных вод от полигонов (г. Североуральск, г. Качканар, полигоны Горнощитский – V и Горнощитский – Ш, Широкореченский, г. Екатеринбург и др.), основных физиологических групп бактерий не выделено, а показатели окисляемости и содержания общего органического вещества соответствуют чистым питьевым водам. Это свидетельствует о присутствии процессов очищения водоносного горизонта, таких как разбавление, адсорбция, деятельность микроорганизмов и др.

Рассмотрение вышеперечисленных процессов в единой системе позволяет создать идеализированную модель «полигон ТБО – окружающая среда» (рис. 4), включающую в вертикальном разрезе сверху вниз: процессы переноса веществ в атмосфере процессы разложения отходов в аэробных, переходных и анаэробных условиях процессы метаморфизации фильтрата в зоне аэрации, протекающие одновременно и совместно с процессами физического и биохимического выветривания процессы смешения и разбавления загрязненных вод в зоне насыщения и перенос загрязняющих веществ по потоку подземных вод. Предложенная модель функционирования полигонов  позволяет использовать методы, направленные на санацию территорий, не только в процессе размещения отходов, но и при выборе мест размещения полигонов, подготовке их основания, а также путем управления процессом захоронения с использованием природных и техногенных грунтов.

3. Геоэкологический мониторинг территорий полигонов твердых бытовых отходов охватывает все компоненты природно-технической системы «полигон твердых бытовых отходов окружающая среда» на разных этапах ее существования. Он нацелен на управление процессом захоронения отходов на основе систематических наблюдений, выявления тенденций в изменении состояния отходов и среды, разработки краткосрочных и долгосрочных прогнозов и рекомендаций (глава 4).

Основной принцип при захоронении ТБО – удержать воздействие полигона на ориентировочно-прогнозируемом допустимом уровне воздействия на окружающую среду благодаря регулирующим процессам естественного самоочищения (разбавление, сорбция, ионный обмен, осаждение и др.) и инженерным мероприятиям. Концепция

Рис. 4. Идеализированная модель "полигон ТБО - окружающая среда"

контролируемого воздействия должна  “покоиться на трех китах” - самоочищении, инженерной профилактике и мониторинге, увязанных между собой последовательно уточняемыми (на основе результатов наблюдений) прогнозами (В.А. Мироненко, 1998). Применительно к полигонам ТБО Среднего Урала эта концепция может быть  реализована, так как полигоны нередко приурочены к «горнодобывающим элементам рельефа»; по размерам они в основном средние, что обусловливает возможность восстановления состава подземных вод за счет процессов разбавления; в регионе есть естественные грунты, которые способны ограничить распространение загрязнения; строение массивов основания полигонов характеризуется наличием участков, имеющих защитные

Оптимальный состав комплекса экологического мониторинга определяется районированием территории в зоне воздействия полигона и выбором типовых площадок или точек наблюдений. Типологическая классификация полигонов ТБО и типологическое районирование геологической среды Среднего Урала могут служить основой для использования метода аналогий и метода экспертных оценок при прогнозе загрязнения окружающей среды на полигонах ТБО. Комплексный мониторинг целесообразно выполнять на самых крупных полигонах ТБО, а на мелких - достаточно использовать вышеперечисленные методы прогноза. На разных этапах существования ПТС «полигон ТБО – окружающая среда» (проектирование, эксплуатация, реконструкция, рекультивация, ликвидация) в зависимости от поставленных задач система мониторинга окружающей среды «режим – прогноз - управление» трансформируется, что определяет перечень видов и объемов инженерно-экологических работ на каждом этапе существования полигона ТБО (табл.3).

На уровне хранения и обработки экологической информации разработана база данных, включающая все объекты мониторинга (атмосферный воздух, подземную гидросферу, поверхностную гидросферу, почвы, грунты, снеговой покров), параметры мониторинга выбраны с учетом воздействия объектов на компоненты окружающей среды, первичная обработка выполняется в различных временных режимах, пункты контроля по различным средам имеют координатную привязку, имеется возможность формирования цифровых карт и отчетов.

При захоронении отходов необходим системный подход к ПТС

Таблица 3.

Мониторинг окружающей среды на разных этапах инвестиционно-строительной деятельности

Проектирование полигонов

Эксплуатация полигонов

Реконструкция полигонов

Рекультивация полигонов

Ликвидация полигонов

  Задачи мониторинга

- Комплексное изучение инженерно-геоэкологических условий выбранной площадки (снятие «фоновых» значений по отношению к проектиру-емому объекту), прогноз их изменений в период строи-тельства и эксплуатации с детальностью, достаточной для разработки проектных решений;

- получение материалов для обоснования компоновки  зданий и сооружений, конструктивных и объемно-планировочных решений, составления генерального плана проектируемого объекта;

- получение материалов, необходимых и достаточных  для уточнения границ зоны влияния и выявления наиболее значимых воздействий,

- обоснования размещения наблюдательной сети, разработки природоохранных мероприятий и сооружений инженерной защиты

На полигонах первого типа, для которых выполнен полный комплекс инженерно-геоэкологического обоснования:

- уточнение контуров зоны воздействия полигона на прилегающую территорию;

- обоснование природоохранных мероприятий по снижению экологической опасности полигона;

- оптимизация размещения и режима действия наблюдательной сети.

На полигонах второго типа, где инженерно-геоэкологические исследования ранее не выполнялись, либо последние выполнены с недостаточной детальностью:

- оценка устойчивости геологической среды к его воздействию;

- прогноз возможных изменений в природной системе при дальнейшей  эксплуатации полигона и его ликвидации;

- разработка рекомендаций по предотвращению негативных эколо-гических последствий при эксплуатации полигона ТБО и обоснованию природоохранных мероприятий;

- разработка рекомендаций по оптимальному размещению и режиму действия наблюдательной сети

- Обеспечить полу-чение материалов о состоянии и изме-нениях компонентов геологической среды на момент рекон-струкции полигона;

- необходимо выпол-нить оценку воздей-ствия существую-щего полигона на окружающую среду и  возможности его дальнейшей эксплуа-тации с учетом проектирования при-родоохранных мероприятий

-Выявить наличие загрязняющих веществ в геоло-гической среде, опасных для здоровья населения,

-разработать предложения по утилизации и нейтрализации этих веществ,

-разработать рекоменда-ции по замене грунтов и почв на отдельных участках территории

- Оценка опасности и риска от ликвидации объекта.


Этапы мониторинга окружающей среды



100%



50%



Р Е Ж И М


100%



50%




П Р О Г Н О З



100%



50%

У П Р А В Л Е Н И Е






Инженерно-экологические изыскания, обеспечивающие решение вышеперечисленных задач

- сбор фондовых геоло-гических материалов,

-топографо-геодезические работы;

инженерно-геоэкологическая съемка;

горно-проходческие  и опытные гидрогеологические работы;

геофизические работы ,

гидрохимические исследования,

режимные наблюдения,

лабораторные иссле-дования почв, грунтов , подземных и поверхностных вод.

  • инвентаризационное обследование полигонов;
  • изучение фондовых материалов и опрос местного населения;
  • дешифрирование крупно-масштабных аэрофотоснимков;
  • бурение скважин, проходка шурфов;
  • геофизические исследования;
  • гидрогеохимическая съемка;
  • ландшафтно-геохимические исследования,
  • газохимические исследования;
  • термометрические исследования;
  • -радиометрические исследования.
  • Опробование на действующих полигонах  включает следующие виды работ:
  • - отбор проб воздуха; воды; почв и грунтов.
  • Лабораторные работы включают определенияе
  • химического состава воды,
  • химико-минерального состава и свойств грунтов для обоснования их сопротивления химическим реагентам.

инвентаризационное обследование полигонов,

обработка имеющейся информации,

бурение скважин,

геофизические исследования;

инженерно-геологическое и геоэкологическое опробование;

лабораторные работы

инвентаризационное обследование недействующих полигонов;

анализ материалов ранее выполненных работ;

изучение свойств грунтов, которые будут использоваться при рекультивации объекта;

лабораторные работы

Инвентариза-ционное об-следование полигонов;

контроль восстановле-ния компо-нентов окру-жающей сре-ды по сети существующих пунктов опробования;

лаборатор-ные работы



Изучаемые компоненты окружающей среды



Воздух

Вода

Почвы

Грунты

Биота

+

+

+

+++

+++

+++

+++

+

+

++

++

++

++

+

+

++

++

+

+

+

++



Объем исследований:

+ - минимальный,

++ - средний,

+++ - значительный

«полигон - окружающая среда». С современных позиций полигоны могут рассматриваться как системы целостные (связи между составляющими элементами прочнее, чем связи элементов со средой) и суммативные (связи между элементами одного и того же порядка равны связям элементов со средой); органические и механические; динамические и  статические; “открытые” и “закрытые”; “самоорганизующиеся” и “неорганизованные” и т.д., что определяет сложность системного анализа данных объектов. Необходимо уметь выделить и принять в расчет минимум только тех факторов, которые обеспечат успешное решение задачи минимизации воздействия полигона на окружающую среду, и отбросить те, которые хотя и влияют на процесс, но степенью их влияния можно пренебречь.

При небольшом объеме исследований в ходе инженерно-экологических  изысканий практически невозможно равнозначно оценить множество факторов, определяющих процессы загрязнения окружающей среды, поэтому при прогнозировании загрязнения окружающей среды в качестве лимитирующего и управляющего фактора биодеградации отходов можно считать влажность, сгруппировав факторы ее изменения во входной, выходной потоки, и образование фильтрата. Соотношение объема фильтрата и объемов подземных вод с их качественной характеристикой позволяет прогнозировать процессы смешения, а при нормируемых показателях качества воды - минимальные размеры водосборных площадей, в пределах которых происходит восстановление качества подземной воды с учетом процессов смешения.

4. Сочетание научного подхода к складированию отходов в условиях Среднего Урала и концепции профилактических мероприятий, предупреждающих негативные изменения природно-технических систем «полигон твердых бытовых отходов геологическая среда», позволяет на новом качественном уровне подойти к решению актуальных проблем охраны окружающей среды и рационального природопользования при захоронении отходов (глава 5).

Учитывая особенности полигонов ТБО Среднего Урала, рациональная схема их обустройства включает профилактические мероприятия, достаточные для ограничения ореола загрязнения в масштабе времени существования полигона (рис.5).

Обустройство полигонов ТБО производится на основе инженерно-геологических особенностей территорий с целью ограничения загрязнения компонентов окружающей среды, особенно подземных вод. В условиях Среднего Урала, где сформированы в основном средние и мелкие по

Полигон

ТБО

Геологическая среда

Сортировка отходов

Выбор участка под полигон

Зона аэрации

Зона насыщения

Обустройство глинистым экраном

Обустройство экранами с «капиллярным эффектом»

Мощность глинистых пород в основании полигона не менее 5-6 м

Глубина уровня подземных вод не менее 5-6 м

Уплотнение глинистых пород до максимальной плотности Использование торфа в качестве буферной добавки

Наличие полиминеральных глинистых пород, способных сорбировать загрязнители

Наличие буферных зон по потоку подземных вод

Создание анаэробных условий разложения отходов  (использование осадков водоподготовки и водоочистки)

Совместная переработка осадков и отходов с использованием калифорнийских червей

Рис.5. Рациональная схема обустройства полигонов ТБО в условиях Среднего Урала.

размерам полигоны, для обеспечения вышеуказанной цели является оптимальным использование местных природных или техногенных грунтов, влияющих на эмиссию продуктов биодеградации.

Минимальная мощность глинистых грунтов, обеспечивающая очистку фильтрующихся стоков в основании полигонов, приведена по результатам исследований минерального и химического составов пород оснований полигонов в табл. 4. При выборе мест размещения отходов мощность глинистых пород в основании полигонов Среднего Урала должна быть не менее 5-6 м (смешанный состав глинистых пород) и 2-3 м (бейделлитовые глины, торф).

Интенсивность распространения загрязнения определяют фильтрационные свойства пород оснований полигонов. По результатам

Таблица 4

Минимальные мощности глинистых грунтов оснований полигонов, в пределах которых происходит накопление загрязнений

Геолого-генетический комплекс

Минеральный состав глинистых грунтов

Минимальная мощность основания полигонов, м

Примеры полигонов ТБО

Кремнистый комплекс m P2:

Диатомитовые глины

Гидрослюдисто-бейделлитовые с диатомитами

2-3

Полигон ТБО в г. Ирбите

Делювиальный комплекс:

Суглинки делювиальные

Каолинит, гидрослюда,

4-5

Полигон ТБО в г. Ирбите

Суглинки делювиальные

Каолинит , гидрослюда,

4-5

Полигон ТБО в г. В.Салда

Глины делювиальные с крупно - обломочными включениями

Гидрослюда, каолинит

3-4

Полигон ТБО в г. Михайловский

Суглинки делювиальные с прослоями глин

Гидрослюда, каолинит

3-4

Полигон ТБО в г. Нижний Тагил

Суглинки делювиальные с редкими включениями дресвы и щебня до 10 %

Гидрослюда, каолинит

5-6

Полигон ТБО в г. Качканаре

Суглинки элювиально-делювиальные

Гидрослюда, каолинит, монтмориллонит

4-5

Полигон ТБО в г. Екатеринбурге Горнощитский Ш

Суглинки элювиально-делювиальные с редкими включениями дресвы до 10 %

Гидрослюда, каолинит, монтмориллонит

4-5

Полигон ТБО в Б.Седельниково

Суглинки элювиально-делювиальные

Гидрослюда, каолинит, монтмориллонит

4-5

Широкореченский полигон ТБО в г. Екатеринбург

Элювиальный комплекс:

Суглинок дресвянистый

Каолинит, гидрослюда, монтмориллонит

5-6

Широкореченский полигон ТБО в г. Екатеринбург

Супесь по зеленым сланцам

Каолинит, гидрослюда, монтмориллонит

5-6

Супесь дресвянистая по сланцам

Каолинит, гидрослюда, монтмориллонит

6-7

Суглинок элювиальный по метаморфическим породам

Каолинит, гидрослюда, монтмориллонит

4-5

Полигон ТБО в г. В.Салда

Супесь песчанистая по гранитоидам

Каолинит, кварц, гидрослюды

5-6

Полигон ТБО в г.Арамиль

Суглинки элювиальные по андези - базальтам

Каолинит, гидрослюда, монтмориллонит

4-5

Полигон ТБО в г. Качканар

Озерно-биогенный комплекс lbQ1У

Суглинки, торф

Бейделлит, гидрослюда

2-3

Полигон ТБО в пос. Б.Седельниково

исследований фильтрационных свойств пород оснований выявлено: у суглинков элювиально – делювиальных значение Кф изменяется от 10-5 до 10-1 м/сут (чаще всего от 10-3 до 1-9 *10-2м/сут), Кф супесей 10-3 – 102 м/сут (наиболее распространенное значение 10-1м/сут), Кф песков изменяется от 10-1 до 1 м/сут. Фильтрационные свойства дресвяно – щебенистых грунтов зависят от наличия и типа заполнителя: при суглинистом заполнителе Кф меняется от 1-10-2 м/сут, в грунтах без заполнителя Кф равен 10 м/сут. Для уменьшения фильтрационных свойств применяют механическое уплотнение грунтов путем укладки или трамбования. Ориентировочно можно прогнозировать уплотнение элювиальных и элювиально-делювиальных суглинков по показателю влажности на пределе текучести (рис.6). При уплотнении фильтрационные свойства изученных пород уменьшались на два-три порядка. Если подобный эффект будет достигнут в полевых условиях, то глинистые грунты могут служить достаточно надежным препятствием просачиванию фильтрата в основании полигона.

Сорбционная способность глинистых пород Среднего Урала позволяет рассматривать их в качестве защитного элемента полигона от загрязнения. При изучении поглощающих свойств глинистых грунтов Урала в статических условиях (В.И. Сергеев, 1996 г) выявлено, что наибольшей сорбционной

Рис.6. Зависимость оптимальной влажности и максимальной плотности элювиальных и элювиально-делювиальных суглинков от влажности на пределе текучести

способностью обладают глинистые грунты, состоящие из монтмориллонита, гидрослюды и хлорита, причем наибольшей сорбируемостью обладает ванадий, селен поглощается в 3-5 раз хуже, чем мышьяк и ванадий. Наибольшей сорбционной способностью в отношении токсичного элемента обладают широко развитые торф и элювиальные суглинки (eМZ). Минимальное поглощение характерно для песков (eМZ) и дресвяных грунтов (eМZ), что не позволяет рассматривать эти грунты в качестве геохимического барьера, но их можно использовать в качестве слоев при обустройстве экранов с «капиллярным эффектом». В динамических условиях, которые наблюдаются на полигонах, грунты обладают большей сорбционной способностью, чем в статических. Сорбционная способность торфа выше на порядок, чем суглинка делювиального и суглинка элювиального, поэтому при строительстве экранов торф целесообразно добавлять в качестве сорбирующего слоя.

Второй способ обустройства полигонов - заполнение порового пространства осадками водоподготовки и водоочистки, применен на полигонах Горнощитский III и V, в пос.Б.Седельниково, на Широкореченском полигоне г. Екатеринбург. В напорном режиме поры отходов заполняются полностью по всей высоте или на высоту растворонасыщенного слоя. В этом случае происходит гидростатическое взвешивание разложившихся отходов, что влияет на устойчивость тела полигона. Создание благоприятных условий для жизнедеятельности дождевых червей и микроорганизмов позволяет ускорить процессы разложения отходов с получением компоста, пригодного как для рекультивации горных выработок, так и озеленения городов. В осадке сточных вод на иловых картах содержится большое количество дождевых червей. После прохождения почвы через пищеварительный тракт земляных червей в ней значительно увеличивается содержание усвояемых питательных элементов. Черви стимулируют процесс гумусообразования в 52-56 раз. Им свойственна высокая активность потребления растительных остатков (185 % к своей массе). Процесс переработки органических отходов с использованием дождевых червей стал называться вермикультивированием, а полученный продукт – вермикомпостом, или биогумусом. Этот метод успешно применен на полигоне ТБО г. Полевской.

Мониторинг окружающей среды показал, что при совместном размещении ТБО с влажными осадками водоподготовки и водоочистки практически прекращаются процессы горения и динамика загрязнения подземных вод становится положительной (рис.7). Использование осадков водоочистки и водоподготовки также создает анаэробные условия существования отходов, что увеличивает скорость их биодеградации.

Рис. 7. Результаты мониторинга подземных вод в скважине 2а, расположенной ниже по потоку подземных вод от карьера Горнощитский –У на расстоянии 50 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Процесс захоронения твердых бытовых отходов на полигонах в природных, экологических и экономических условиях Среднего Урала является приоритетным в деятельности по обращению с отходами. 

2. На основе изучения процессов захоронения твердых бытовых и промышленных отходов Свердловской области, состава складируемых отходов, способов накопления и условий размещения, положения в региональных структурах Среднего Урала и инженерно-геологических свойств подстилающих пород, с учетом наличия контроля за воздействием полигона на компоненты окружающей среды и степени его опасности разработана классификация полигонов ТБО Среднего Урала.

3. Геологическое строение Свердловской области, условия и требования к размещению полигонов ТБО позволяют дифференцировать территории по благоприятности для осуществления процесса захоронения отходов. Наиболее благоприятная обстановка для строительства полигонов свойственна восточным районам Свердловской области в пределах мезо-кайнозойского чехла Зауралья. Менее благоприятными условиями характеризуются западные районы области в пределах Предуральского краевого прогиба. Наиболее сложная обстановка свойственна освоенным районам горно - промышленного Урала с его открытыми гидрогеологическими структурами.

4. Система «полигон ТБО - окружающая среда» - это единая природно-техническая система, свойства которой обусловлены процессами, протекающими в атмосфере вблизи полигона, в теле полигона, в поверхностных водах вблизи полигона, в породах и почвах основания полигона, в подземных водах в зоне влияния полигона, а также экзогенными геологическими процессами. Перенос загрязняющих веществ и легких фракций отходов аэрогенным путем связан с разложением отходов в теле полигона до газообразных составляющих и с процессами горения отходов на полигонах. При эксплуатации мелких и средних полигонов в условиях Среднего Урала ореол загрязнения по установленным нормативам не превышал размеров санитарно-защитной зоны. Аэрогенным путем в почвы привносятся аммиак, тяжелые металлы, диоксины, фенол, бензол и органо-минеральные соединения.  Процессы, происходящие в теле полигона, протекают в аэробных, переходных и анаэробных условиях и определяют интенсивность воздействия на компоненты геологической среды. На характер протекания этих процессов влияют технология обращения с отходами, масштаб полигона, состав отходов и их влажностный режим. Процессы, протекающие в геологической среде, связаны с наличием и мощностью зоны аэрации, характером пород, слагающих эту зону, экзогенными процессами, влияющими на интенсивность распространения загрязнения компонентов окружающей среды, характером водоносных горизонтов и составом подземных вод.

5. Комплексный мониторинг окружающей среды целесообразно выполнять на средних и крупных полигонах Среднего Урала, на мелких полигонах для прогнозов загрязнения окружающей среды достаточно использовать методы аналогий и экспертных оценок, базирующиеся на типологическом районировании геологической среды и типологической классификации полигонов. Комплексный мониторинг начинается с проектирования полигонов (изучение фоновых характеристик в условиях Уральского техногенеза) и заканчивается после ликвидации или рекультивации полигонов для оценки восстановления компонентов окружающей среды и возможности использования нарушенных земель в дальнейшем. Воздействие полигонов на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферного воздуха, почв, подземных и поверхностных вод, в изменении природных ландшафтов. Методы изучения изменений компонентов окружающей среды без учета микробиологической компоненты в грунтах и воде неполноценны. Реально оценивать процессы загрязнения природной среды необходимо по результатам мониторинга в типовых геологических структурах.

6. При прогнозировании загрязнения окружающей среды предложено в качестве лимитирующего и управляющего фактора биодеградации отходов считать влажность, сгруппировав факторы ее изменения во входной, выходной поток и образование фильтрата. Соотношение объема фильтрата и объемов подземных вод с их качественной характеристикой позволяет прогнозировать процессы смешения, а при нормируемых показателях качества воды - минимальные размеры водосборных площадей в зависимости от гидрогеологических условий, количества атмосферных осадков и площади полигона.

7. Использование природных и техногенных грунтов, влияющих на эмиссию продуктов биодеградации, позволяет управлять геохимическими процессами в теле полигона при захоронении отходов в условиях Среднего Урала путем создания противофильтрационных экранов, экранов с «капиллярным эффектом» и промежуточной послойной изоляцией отходов. Изученные физико-механические и физико-химические свойства пород оснований полигонов, осадков водоподготовки и водоочистки служат основой фильтрационных и геомеханических прогнозов на полигонах ТБО.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации

По теме диссертации опубликована 51 работа, основные из них следующие:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией

  1. Гуман О.М. Инженерно-геологическое расчленение разрезов и геометризация железорудных месторождений Урала (на примере Тагило-Кушвинского района) / Гуман О.М., Дубейковский С.Г., Зайцев А.С. // Известия вузов. Горный журнал. 1986, № 10. – С. 26-33.
  2. Гуман О.М. Обработка результатов массовых замеров трещин на микроЭВМ / Гуман О.М., Дубейковский С.Г., Семакин В.П. // Известия вузов. Горный журнал. -1988. - № 8. – С. 41-44.
  3. Гуман О.М. Инженерно-геологическая типизация железорудных месторождений Урала / Гуман О.М., Дубейковский С.Г. // Инженерная геология. – 1991. - № 3. – С. 36-42.
  4. Гуман О.М. Экологический мониторинг на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов / Гуман О.М. //Записки Горного института. - № 153. Проблемы современной инженерной геологии. – Санкт-Петербург, 2003. – С. 58-60.
  5. Грязнов О.Н. Управление процессом захоронения твердых бытовых и промышленных отходов в геологических структурах Среднего Урала /Грязнов О.Н., Гуман О.М., Долинина И.А. // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. – 2006. - № 5. – С. 446-458.
  6. Гуман О.М. Особенности локального экологического мониторинга окружающей среды объектов горно - промышленного производства на примере Среднего Урала/ Гуман О.М., Захаров А.В., Макаров А.Б. // Известия вузов. Горный журнал. – 2007. - № 2. – С. 56-59.
  7. Гуман О.М. Мониторинг окружающей среды при проектировании, эксплуатации и рекультивации полигонов по захоронению бытовых отходов/ Гуман О.М., Нечаева Н.Н. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск «III Всероссийская научно-практическая конференция «Процессы, технологии, оборудование и опыт переработки отходов и вторичного сырья». – Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2008. – С. 29-34.

Монографии

  1. Гуман О.М. Полигоны твердых бытовых и промышленных отходов Свердловской области. - Екатеринбург: «Полиграфист»,2008.-176с.

Работы, опубликованные в других изданиях

  1. Гуман О.М. Инженерно-геологические исследования техногенных экосистем и нарушенных земель для их рекультивации / Гуман О.М., Чайкин А.А // Биологическая рекультивация нарушенных земель: материалы международного совещания. – Екатеринбург, 1996. – С. 35-37.
  2. Грязнов О.Н. Классификация полигонов твердых бытовых и промышленных отходов Свердловской области / Грязнов О.Н., Гуман О.М., Панин Н.Н. // Экологические проблемы промышленных регионов. – Екатеринбург: Правительство Свердловской области, 1999. – С. 169-170.
  3. Волкова В.М. Проблемы экологического мониторинга на примере Воронцовского ГОКа / Волкова В.М., Гуман О.М. // Международная выставка «Уралэкология-техноген 2000». – Екатеринбург, 2000. – С. 145-146.
  4. Грязнов О.Н. Геологические предпосылки для оптимального размещения полигонов твердых бытовых и промышленных отходов / Грязнов О.Н., Гуман О.М., Морозова Л.П., Шабалина Н.С. // Изв. УГГГА. - Вып. 10. Сер.: Геология и геофизика. - 2000. – С. 241-247.
  5. Грязнов О.Н. Проблемы изучения и оценки состояния геологической среды урбанизированных территорий Урала / Грязнов О.Н., Абатурова И.В., Афанасиади Э.И., Гуман О.М. [и др.] // Инженерно-геологические проблемы урбанизированных территорий: материалы международного симпозиума. Т. 2. – Екатеринбург: Изд-во «Аква-пресс», 2001. – С. 463-473.
  6. Гуман О.М. О возможности использования теории геологического подобия при прогнозировании загрязнения подземных вод на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов / Гуман О.М., Долинина И.А. // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Вып. 13. - Сер.: Геология и геофизика. - 2001. – С. 228-232.
  7. Гуман О.М. Использование природных грунтов в качестве защитных экранов / Гуман О.М., Нечаева Н.Н. // Техногенная трансформация геологической среды: международная научно-практическая конференция. – Екатеринбург, 2002. – С. 144-147.
  8. Гуман О.М. Геоэкологические условия района размещения шлакоотвала и отстойника-шламонакопителя Серовского металлургического завода / Гуман О.М., Долинина И.А., Макаров А.Б. // Известия УГГГА. Вып. 15. - Сер.: Геология и геофизика. - 2002. – С. 263-272.
  9. Гуман О.М. Проблемы изучения и экологической оценки полигонов твердых бытовых отходов на Урале / Гуман О.М. // Техногенез и экология: информационно-тематический сборник. – Екатеринбург, 2002. – С. 11-16.
  10. Гуман О.М. Изучение сорбционной способности грунтов Среднего Урала с целью использования их в качестве защитных экранов на полигонах бытовых и промышленных отходов / Гуман О.М., Нечаева Н.Н. // Техногенез и экология: информационно-тематический сборник. – Екатеринбург, 2002. – С. 65-72.
  11. Гуман О.М. Осадки водоподготовки, их свойства и технологии переработки (на примере города Екатеринбурга) / Гуман О.М., Томин М.Н. // Техногенез и экология: информационно-тематический сборник. – Екатеринбург, 2002. – С. 47-51.
  12. Гуман О.М. Комплексная система мониторинга экологической безопасности /Гуман О.М., Лапин С.Э. // Техногенез и экология: информационно-тематический сборник. – Екатеринбург, 2002. – С. 104-106.
  13. Гуман О.М., Загрязнение геологической среды вблизи угольных шахт (на примере шахты Центральная Копейского угольного бассейна) / Гуман О.М., Колосницина О.А., Лапин С.Э., Петрова И.Г. // Сергеевские чтения: материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Выпуск 4. – М.: ГЕОС, 2002. – С. 288-291.
  14. Гуман О.М. Особенности экологического мониторинга вблизи угольных месторождений (на примере шахты Центральная Копейского угольного бассейна) / Гуман О.М., Петрова И.Г., Лапин С.Э. //Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Вып.13. - Сер.: Геология и геофизика. - 2001.– С. 223-228.
  15. Гуман О.М. База данных локального экологического мониторинга / Гуман О.М., Довгополый В.Н., Захаров А.В. // Экологические проблемы промышленных регионов. – Екатеринбург, 2003. – С. 172-174.
  16. Гуман О.М. Физико-механические свойства осадка водоподготовки / Гуман О.М., Томин М.Н. // Экологические проблемы промышленных регионов. – Екатеринбург, 2003. – С. 264-265.
  17. Захаров А.В. Структура базы данных мониторинга окружающей среды (на примере Полевского криолитового завода) / Захаров А.В., Гуман О.М., Довгополый В.Н. // Сергеевские чтения: материалы годичной сессии научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии.- Вып.5. Молодежная сессия. – М.: ГЕОС, 2003. – С. 470-472.
  18. Гуман О.М. Методические основы обработки информации при локальном мониторинге окружающей среды/ Гуман О.М., Захаров А.В., Довгополый В.Н. // Известия УГГГА. Вып.18. -  Сер.: Геология и геофизика. - 2003. – С.256-262.
  19. Гуман О.М. Гидрогеохимическая модель полигона ТБО / Гуман О.М., Долинина И.А. // Известия УГГГА. Вып.18. - Сер.: Геология и геофизика. - 2003. – С. 262-273.
  20. Гуман О.М. Проблемы геоэкологии месторождений полезных ископаемых / Гуман О.М., Макаров А.Б. // Сергеевские чтения: материалы годичной сессии научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии.- Вып.6. – М.: ГЕОС, 2004. – С.352-355.
  21. Багазеев В.К. Геомеханические основы захоронения твердых бытовых и промышленных отходов / Багазеев В.К., Гуман О.М. // Реновация: отходы-технологии-доходы: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2003. – С.27-29.
  22. Гуман О.М. Проблемы инженерно-геологических изысканий в Уральском регионе / Гуман О.М., Долинина И.А., Захаров А.В. // XI Толстихинские чтения «Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики России». – Санкт-Петербург, 2004. – С.74-76.
  23. Гуман О.М. Особенности загрязнения подземных вод соединениями группы азота на месторождениях нерудного сырья / Гуман О.М., Захаров А.В., Власова А.А. // Известия УГГУ. Вып.19. - Сер.: Геология и геофизика. - 2004. – С.171-175.
  24. Гуман О.М. Геомеханические модели полигонов твердых бытовых отходов на Среднем Урале / Гуман О.М. // Известия УГГУ. Вып. 19. - Сер.: Геология и геофизика. - 2004. – С.193-195.
  25. Гуман О.М. Оптимальные условия размещения и обустройства полигонов твердых бытовых и промышленных отходов в геологических структурах Среднего Урала / Гуман О.М. // Сергеевские чтения: материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Вып.7. – М.: ГЕОС, 2005. – С. 6-10.
  26. Гуман О.М. Природно-техногенная гидрогеохимическая модель «Полигон твердых бытовых и промышленных отходов – геологическая среда» / Гуман О.М., Долинина И.А. // Сергеевские чтения: материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Вып.7. – М.: ГЕОС, 2005. – С. 11-14.
  27. Гуман О.М. Геодинамические процессы на объектах размещения отходов в Уральском регионе / Гуман О.М., Долинина И.А., Захаров А.В., Макаров А.Б. // Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики: труды Международной научной конференции / под. ред. В.Т. Трофимова и В.А. Королева. – М.: МГУ, 2006. – С.83-84.
  28. Гуман О.М. Динамические и геохимические процессы на объектах размещения отходов / Гуман О.М., Макаров А.Б., Долинина И.А., Захаров А.В. // Материалы Уральской горно - промышленной декады. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГГУ», 2006. – С. 95-96.
  29. Гуман О.М. Геодинамические процессы в Уральском регионе / Гуман О.М., Макаров А.Б., Захаров А.В. // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Екатеринбург: УГГУ, 2006. – С.153-155.
  30. Гуман О.М. Мониторинг окружающей среды Баженовского месторождения хризотил-асбеста / Гуман О.М., Захаров А.В. // Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем: труды международной научной конференции. / под. ред. В.Т. Трофимова и В.А. Королева. – М.: МГУ, 2007. – С. 159-160.

____________________________________________________________

Подписано в печать 2009 г. Бумага офсетная.

Формат 60 х 84 1/16. Печ. л. 20. Тираж 150 экз.

Заказ №______

Издательство УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева 30

Уральский государственный горный университет

Отпечатано с оригинал – макета

в лаборатории множительной техники изд-ва УГГУ

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.