Моніторингова оцінка якості поверхневих вод у районах захоронення твердих побутових відходів

У північно-західній частині Київського полігону № 5 захоронення твердих побутових відходів та у прилеглому до неї районі проведено моніторингові еколого-гідрогеохімічні дослідження поверхневих вод. На підставі аналізу відібраних з наявних водойм проб поверхневих вод полігону виявлено забруднення їх стічними водами з великим вмістом насамперед органічних токсикантів. Вірогідно, останні надходять або з карт і ставків-фільтратонакопичувачів полігону, або зі свиноферми, що розташована неподалік від нього, і до того ж гіпсометрично вище по поверхні рельєфу. Для конкретизації відповіді необхідними є додаткові дослідження.

On the other hand, surface waters beyond the Landfill area are characterized by the ecological and hydrogeochemical indicators, which are not higher than the maximum allowable concentrations, although they are higher than the background ones. This indicates that the considerable outflow of chemical pollutants together with the surface waters from the north-western Landfill No 5 area beyond its borders is absent for more than a year. Only the short-time periodic monitoring of the water bodies within the territory of interest would allow to determine such time intervals when water could be polluted by various toxicants.

Keywords: Landfill, solid waste, toxicants, surface waters,geochemical analysis.

Вивчення еколого- геохімічного стану об'єктів довкілля територій, що перебувають під впливом різноманітних викидів, пов'язаних із твердими побутовими відходами (ТПВ), сьогодні є дуже актуальним (Стан сфери..., 2019). Це аргументується тим, що наслідки впливу полігонів ТПВ на навколишнє середовище і на здоров'я населення, що живе поблизу цих територій, викликають серйозні побоювання (Горох, 2005; Буц та Некое, 2012; Ohwoghere and Aweto, 2013; Ali et al., 2014; Baum et al., 2014; Abd El-Salam and Abu-Zuid, 2015; Самойлік та Молчанова, 2017; Chadar S.N. and Chadar K., 2017; Азімов та ін., 2018, а, б; Azimov et al., 2018; Postacchini et al., 2018; Азимов и др., 2019; Azimov et al., 2019, a, b; Kaliaskarova et al., 2019 та ін.).

Найбільшого забруднення зазнають підземні та поверхневі води, ґрунти і поверхневі відклади, рослинність. Особливу небезпеку в цьому процесі становить фільтрат, який являє собою складну за хімічним складом рідину з яскраво вираженим неприємним запахом біогазу. Він утворюється із стічних вод, що виникають у результаті інфільтрації атмосферних опадів у "тіло", власне звалища сміття, а потім концентруються в його основі. При цьому, проходячи через товщу відходів, фільтрат збагачується різноманітними токсичними речовинами, що входять до їхнього складу, або ж насичується продуктами їхнього розкладання. У межах сміттєзвалищ, закладених без дотримання правил охорони довкілля (напр. таких, що не мають протифільтраційних екранів, системи відведення і очищення фільтрату тощо), фільтрат зазвичай вільно стікає по рельєфу в напрямку понижених ділянок, і, як наслідок, потрапляє в ґрунт і підстеляючі його осадові утворення, поверхневі води гідрографічної мережі, донні відклади, ґрунтові й підземні води.

Комплексні дослідження природних утворень, прилеглих до таких полігонів, необхідні для їхньої об'єктивної еколого-геохімічної оцінки. Геохімічні процеси, які відбуваються на таких територіях, призводять до значної трансформації екологічного стану поверхневих відкладів, природних вод, біогеохімічних показників тощо.

Таким чином, основна мета досліджень полягає в оцінці впливу фільтрату (на прикладі території Київського полігону № 5 захоронення ТПВ), що, імовірно, надходить із карт полігону, на якість поверхневих вод водойм, як в його межах, так і на прилеглих ділянках. Нині на полігоні захоронено близько 7 млн т ТПВ. За роки експлуатації висота сміттєвого шару в його межах піднялася до 50 м, що приблизно дорівнює висоті 15-по- верхового будинку.

Попередні наші дослідження (Азімов та ін., 2018, а, б, 2019; Azimov et al., 2018, 2019, b) стосувалися поверхневих вод, відібраних у травні 2018 р. у межах низовинної, порізаної меліоративними каналами рівнини, яка прилягає до північно-східної частини полігону № 5. На підставі гідрогеохімічного аналізу відповідних проб установлено, що вміст у них переважної більшості досліджених елементів не перевищує гранично допустимі концентрації (ГДК), хоч він і вище фонових значень (Никитин и др., 1990). Тобто за своїми еколого-гідрогеохімічними показниками поверхневі води цього району є достатньо задовільними. Це може свідчити про незначний вплив полігону на їхній стан або ж про відсутність такого впливу загалом, принаймні протягом певного періоду, що передував етапу відбору зразків води.

У цій публікації висвітлимо результати гідрогеохіміч- ного аналізу проб поверхневих вод, відібраних у листопаді 2018 р. (Азімов та ін., 2019; Azimov et al., 2019, b) та у червні 2019 р. (Azimov et al., 2019, а) у північно-західній частині полігону № 5 і на прилеглих до неї площах. При цьому два водні об'єкти з метою дослідження їх у моніторинговому режимі опробувалися в 2018 і 2019 рр. Із залученням ряду інших водойм їх планується вивчати і в подальшому. Це дозволить установити зміни як поверхневі води цього району із часом.

Методика досліджень. На зазначеній території проби поверхневої води відібрано в натурних умовах у межах чотирьох майданчиків спостережень у ході польових досліджень уздовж поперечно-поздовжнього профілю (рис. 1). Зокрема, 16 листопада 2018 р. з водойм було відібрано зразки в межах трьох площадок спостережень (площадки спостережень № 1-3). При цьому площадки № 1 і 2 розташовані безпосередньо на території полігону (у контурі офіційно відведеної під нього площі), а № 3 - у межах фонової ділянки, але такої, що, імовірно, зазнає дії впливу існування і діяльності полігону. 5 червня 2019 р. проби поверхневої води відібрано теж на трьох площадках спостережень: № 2 і 3, а також на додатковій площадці № 4, розташованій у межах фону.

При цьому географічна прив'язка площадок спостережень здійснювалася із застосуванням приладу GPS MAP 60 CSX з точністю прив'язки 5 м у системі координат UTM/WGS 84. Зразки води об'ємом 1,5 л кожна відібрано відповідно до вимог ГОСТ Р 51592-2000 (Вода. Общие требования к отбору проб, 2000). Наступний етап роботи полягав у лабораторно-камеральному гід- рогеохімічному їхньому аналізі та відповідній інтерпретації екологічного спрямування.

Площадка спостережень № 1 закладена у днищі балки біля її західного, крутого схилу (з кутами падіння близько 45-50°), уздовж якого спостерігається тимчасовий струмок у рівчаку з напрямком течії на північ. Ця балка із заходу і північного-заходу обмежує розлогу вододільну поверхню, на якій розміщені черга "Б" полігону № 5 та його основний ставок-фільтратонакопичувач (рис. 1). Саме із тимчасового струмка було взято зразки поверхневої води.

Площадка спостережень № 2 розташована в районі дамби, що перегороджує місце з'єднання заповненої водоймою балки (в її днищі гіпсометрично вище розташована площадка спостережень № 1) та обмежувальної заболоченої долини Ходосівської балки урочища Мару- син Яр з наявною тут річкою, яка з півночі окреслює вододільну поверхню з розміщеною на ній картою "А" полігону № 5 (рис. 1; див. рис. 3 в Azimov et al., 2019, b). Дамба перегороджує штучний ставок, що утворився у нижній частині балки і який простягається у південно-західному напрямку до її верхів'я. Проби поверхневої води відібрано зі штучного ставка безпосередньо біля дамби.

Площадку спостережень № ззакладено в 1 км від північно-західного контуру полігону № 5, тобто фактично вже в межах фонової ділянки (рис. 1, 2). У районі площадки наявна нижня частина описаної вище обмежувальної долини р. Марусин Яр, яка в цьому місці має північ-північно- західне простягання і з'єднується з іншою, майже поперечною до неї основною долиною, що тягнеться північніше с. Креничі. Долина Марусиного Яру в цьому місці є розлогою за своєю шириною, пласкою, заболоченою, порослою очеретом. У районі з'єднання цих долин через тунель під автодорогою с. Креничі - с. Ходосівка з водойми Марусиного Яру взято зразки поверхневої води.

Площадка спостережень № 4 розташована неподалік площадки спостережень № 3 на північному березі штучного ставка, що утворився внаслідок підпору насипом автодороги с. Креничі - с. Ходосівка. Ставок відноситься до основної долини території, яка у схід-північно- східному напрямку простягається північніше с. Креничі. Більша частина поверхні ставка покрита рясною водяною рослинністю. Площадка розміщена поблизу зазначеної автодороги (рис. 1, 3). Зразки поверхневої води відібрано саме зі ставка.

Рис. 3. Фотографічне зображення ставка в межах основної долини, що тягнеться північніше с. Креничі (район площадки спостережень № 4)

Примітка: жирним шрифтом указано значення, що перевищують ГДК

Дослідженнями встановлено, що проаналізовані води в межах площадок спостережень № 3 і 4 за хімічним складом належать до гідрокарбонатно-кальцієвого та гідрокарбонатно змішаного, а в межах площадок № 1 та 2 - до гідрокарбонатно-хлоридно-натрієвого типу.

Нижче окремо охарактеризуємо результати еколого-гі- дрогеохімічних показників проб поверхневої води, що відібрані безпосередньо на території полігону № 5, а також поза його межами. Так, відібрані в межах полігону (рис. 1) з площадки спостережень № 2 проби мають чорний колір, сильний неприємний запах органіки, яка розкладається. Вода зразків, відібраних на площадці спостережень № 1 - коричнева, характеризується слабким запахом.

Зазначеним пробам від 16.11.2018 притаманні високі показники загальної лужності, сухого залишку, вмісту хлоридів і нітратів. Так, у зразках з площадок спостережень № 1 і 2 вміст хлоридів перевищує ГДК для поверхневих вод у 3,9 і 1,9 рази відповідно (Никитин и др., 1990). За вмістом нітратів проби площадки спостережень № 1 перевищують ГДК приблизно у 2,2 рази. Вірогідно, це зумовлено тим, що опробувані водойми значною мірою являють собою стічні води з великим вмістом органічних забруднювачів. Останні, скоріш за все, належать до гумінових та інших органічних кислот. Тому для отримання більш коректних показників хімічного складу таких типів води необхідна попередня їхня очистка за спеціальною технологією.

Тобто поверхневі води, які накопичуються у балці, що із заходу і північного-заходу обмежує розлогу вододільну поверхню, на якій розміщені черга "Б" полігону № 5 та його основний ставок-фільтратонакопичувач, як в її верхів'ї (струмок у рівчаку, площадка спостережень № 1), так і в районі її злиття (впадання) з урочищем Марусин Яр, перегородженого дамбою з утворенням штучного ставка (площадка спостережень № 5), відносно інтенсивно забруднюються відповідними токсикантами. Вони можуть надходити з двох можливих джерел: 1) з території полігону № 5; 2) зі свиноферми на десь 2 тис. голів свиней, що розташована південніше полігону, проте гіпсометрично по поверхні рельєфу вище (тут щодня виробляються органічні відходи, які, вочевидь, скидаються у вигрібні ями). Для конкретизації відповіді необхідно додаткові дослідження.

Імовірно, це масоперенесення відбувається природними шляхами з огляду на ландшафтно-геологічні умови території та взаєморозташування зазначених об'єктів. У будь-якому випадку, на наш погляд, найбільша динаміка процесу забруднення, вірогідно, має місце після рясних атмосферних опадів (переважно злив) і швидкоплинного танення значних масивів снігового покриву.

Разом із тим, звертає на себе увагу зменшення концентрації хлоридів у понад 2,9 рази у пробах поверхневих вод зі ставка в межах полігону (площадка спостережень № 2) з аномальних 477,12 мг/дм³ (зразки від 16.11.2018) до 161,9 мг/дм³ (зразки від 05.06.2019), що вже не перевищують ГДК. У разі, якщо відповідні забруднювачі ще в кінці 2018 р. потрапляли до ставка саме з об'єктів полігону № 5, а в середині 2019 р. їхні обсяги значно зменшилися, то можна зробити такий висновок. Німецьке обладнання із системою переробки (очищення) токсичного фільтрату "ROCHEM", яке базується на технології зворотного осмосу і працює на полігоні, функціонує задовільно протягом періоду, що безпосередньо передував нашим дослідженням у червні 2019 р. Очевидно, що після збільшення потужності системи із 200 до 350 м³/добу рідина, яка залишалася після очищення фільтрату і розпилення її по площі полігону, за відсутності рясних атмосферних опадів лише в незначній кількості розтікалася по окрузі й до поверхневих вод довкілля майже не потрапляла.

Або ж навпаки: саме через інтенсивні зливи другої половини травня - початку червня 2019 р. вода у ставку на полігоні (площадка спостережень № 2) станом на 5 червня була істотно розбавлена відносно чистими дощовими водами. Особливо тими, що стікали з крутого західного схилу балки, незайманого ТПВ.

Також еколого-геохімічними дослідженнями визначено, що в зразках поверхневої води від 16.11.2018 з площадки спостережень № 1 у межах полігону вміст кальцію перевищує ГДК для питних вод майже в 1,8 рази. А вміст Рвзаг. перевищує ГДК для питних вод (Никитин и др., 1990) у всіх відібраних пробах чотирьох площадок спостережень, як у межах полігону № 5 (16,5 рази - площадка спостережень № 1; 34,1 рази - площадка спостережень № 2), так і на фонових ділянках (2,35 та 2,2 рази на площадках спостережень № 3 і 4 відповідно). Вочевидь, стосовно Рвзаг. поверхневі води всього регіону досліджень характеризуються підвищеним вмістом цього елемента.

Натомість проби поверхневої води, відібрані з площадок спостережень № 3 і 4 в 1 км від північно-західного контуру полігону № 5 (тобто за територією полігону, фактично в межах фону, див. рис. 1), є світлими, практично без запаху. За винятком Рвзаг. її еколого-гідрогеохімі- чні показники не перевищують ГДК (Никитин и др., 1990). Таким чином, значного виносу хімічних забруднювачів з поверхневими водами за межі полігону в північно- західній його частині не встановлено. Лише короткопері- одичний моніторинг водних об'єктів території здатен у перспективі встановити конкретні часові інтервали в межах тієї чи іншої пори року, коли може відбуватися забруднення вод різноманітними токсикантами.

Висновки і перспективи подальших робіт

Отже, еколого-гідрогеохімічними дослідженнями зразків поверхневих вод, відібраних у північно-західній частині Київського полігону № 5 захоронення ТПВ, виявлено забруднення водойм стічними водами з великим вмістом насамперед органічних токсикантів. Вірогідно, останні надходять або з карт і ставків-фільтратонакопичувачів полігону, або з розташованої неподалік від нього свиноферми.

Натомість поверхневі води поза територією полігону, у прилеглому до його північно-західної частини районі, характеризуються еколого-гідрогеохімічними показниками, що не перевищують ГДК. Однак вони вище фонових значень. Це свідчить про те, що істотного виносу хімічних полютантів з поверхневими водами з території північно-західної частини полігону за його межі протягом періоду більше пів року немає.

У подальшому необхідно розширити список мікроелементів і визначити їхній вміст у відібраних зразках води. Важливим показником якості поверхневих вод також буде дослідження концентрацій металів (зокрема важких) у сухому залишку наявних проб.

Вважаємо, що лише завдяки короткоперіодичному моніторингу водних об'єктів території можливо у перспективі виявляти конкретні часові інтервали в межах тієї чи іншої пори протягом року, коли може відбуватися забруднення вод різноманітними токсикантами.

1Азімов, О.Т., Кураєва, І.В., Войтюк, Ю.Ю., Самчук, А.І., Кармазине- нко, С.П., Бахмутов, В.Г. (2018а). Еколого-геохімічна оцінка об'єктів довкілля територій поховання твердих побутових відходів. Пошукова та екологічна геохімія, 1 (19), 22-26.

2Азімов, О.Т., Томченко, О.В., Кармазиненко, С.П., Кураєва, І.В., Войтюк, Ю.Ю. (2018б). Моніторинг територій полігонів твердих побутових відходів з використанням дистанційних технологій. Формування програм щодо поводження з відходами для об'єднаних територіальних громад: проблемні питання та кращі практики: Зб. матеріалів Національного форуму "Поводження з відходами в Україні: законодавство, економіка, технології", Київ, 22-23 листопада 2018 р. Київ: Центр екологічної освіти та інформації, 84-87.