Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Снижение воздействия необустроенных свалок в условиях городских территорий

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

кандидата технических наук

Галицкова Юлия Михайловна

Москва 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» и в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Шабанов Всеволод Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сметанин Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Чертес Константин Львович

Ведущая организация ГОУВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 19 ноября 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.07 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, зал заседаний Ученого совета, адм. корпус, 1 этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете.

Автореферат разослан 15 октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Потапов А.Д.

свалка отход бытовой загрязняющий

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Развитие науки и техники приводит к увеличению количества и разнообразия источников загрязнения окружающей среды, а также росту объемов выбросов вредных веществ. В городских условиях загрязнение среды обитания человека происходит, в том числе, из-за выбросов отработанных газов работающих автомобилей, утечек горючесмазочных материалов технических средств, выбросов вредных веществ различными промышленными и химическими предприятиями, электроэнергетическими станциями, отходами бытового характера и др.

Большинство источников загрязнений, проявляющих себя на территории современных городов, изучены, и для снижения их негативного воздействия на окружающую среду применяются известные природоохранные мероприятия. Тем не менее, наблюдается рост загрязнений компонентов природы бытовыми отходами. Такие отходы, находящиеся в непосредственной близости к местам проживания и работы людей, могут нанести существенный вред их здоровью и ущерб природной среде. В связи с этим важным направлением научных исследований является изучение загрязняющего воздействия твердыми бытовыми отходами и поиск путей сохранения для будущих поколений людей природной среды городских поселений.

Анализ современного состояния городских территорий показывает, что значительные объемы бытовых отходов не включены в организованную систему сбора, вывоза и их утилизации. Непосредственно вблизи мест проживания людей в большом количестве стихийно образуются необустроенные свалки. Из-за отсутствия каких-либо природоохранных мероприятий на таких необустроенных свалках загрязняющие вещества поступают в окружающую среду и негативно воздействуют на компоненты природной среды. Почва из всех компонентов природной среды наиболее чувствительна к загрязнениям. В связи с этим возникает опасность накопления загрязняющих веществ в ее поверхностном слое. Эти вещества проникают далее в грунт и могут оказаться весьма опасными и нанести вредное воздействие на биоту. Причем воздействие может многократно усилиться из-за проникновения загрязняющих веществ в подземные воды.

Таким образом, исследование процессов воздействия необустроенных свалок на загрязнение компонентов природной среды в условиях городских территорий, а также разработка природоохранных мероприятий с учетом системного подхода являются актуальными.

Цель диссертационной работы - снижение воздействия необустроенных свалок твердых бытовых отходов на грунты городских территорий и разработка эффективных методов защиты окружающей среды от их негативного воздействия.

Основные задачи работы:

- проведение анализа воздействия на грунты необустроенных свалок, образующихся на городских территориях в результате жизнедеятельности населения;

- выполнение натурных исследований по выявлению характера и степени загрязнения грунтов загрязняющими веществами непосредственно под необустроенными свалками;

- на основании социологических исследований выявление причин образования необустроенных свалок твердых бытовых отходов на территории городов, а также наиболее перспективных методов защиты окружающей среды от негативного воздействия необустроенных свалок;

- разработка математической модели проникновения загрязняющих веществ в грунт под необустроенной свалкой;

- разработка методов защиты грунтов городских территорий от негативного воздействия необустроенных свалок.

Научная новизна исследований:

- систематизированы необустроенные свалки, образующиеся на городских территориях в результате жизнедеятельности населения, и предложена уточненная их классификация;

- получены данные натурных исследований о воздействии загрязняющих веществ необустроенных свалок на грунт (на территории города Самары);

- разработана математическая модель проникновения загрязняющих веществ в грунт под необустроенной свалкой;

- разработаны методы защиты окружающей среды от негативного воздействия необустроенных свалок на городских территориях, защищенные патентами РФ на изобретения.

Личный вклад автора заключается в проведении анализа научных публикаций по воздействию на грунты загрязняющих веществ необустроенных городских свалок; организации и выполнении натурных исследований грунтов непосредственно под необустроенными свалками на городских территориях (г. Самары); анализе результатов социологических исследований населения городов Самары и Чапаевска; разработке математической модели проникновения загрязняющих веществ в грунт под необустроенной свалкой, а также разработке методов защиты окружающей среды от воздействия необустроенных свалок.

Практическая значимость работы состоит в возможности планирования и осуществления комплекса мер по предотвращению образования необустроенных свалок на территории городских поселений на основе анализа причин их образования, в получении фактических данных о загрязнении грунтов непосредственно под необустроенными свалками, что позволит оценить опасность распространения и негативного воздействия загрязняющих веществ от необустроенных свалок и разработать обоснованные технические решения по локализации такого воздействия на окружающую среду, а также в разработке конкретных рекомендаций по минимизации негативного воздействия на окружающую среду при реализации мер по ликвидации существующих необустроенных свалок.

На защиту выносятся:

- уточнение классификации необустроенных свалок;

- результаты натурных исследований загрязнения грунтов непосредственно под необустроенными свалками на городских территориях (г. Самары), а также результаты социологических исследований причин образования необустроенных свалок;

- результаты лабораторных исследований проникновения загрязняющих веществ в грунт;

- математическая модель проникновения загрязняющих веществ в грунт под необустроенной свалкой;

- способы защиты окружающей среды от негативного воздействия необустроенных свалок на городских территориях, защищенные патентами на изобретения.

Достоверность научных результатов подтверждается соответствием полученных результатов исследований существующим современным научным представлениям, использованием в диссертационной работе научно обоснованных и апробированных методик выполнения экспериментальных работ, совпадением данных, полученных расчетным путем, с результатами экспериментальных исследований.

Апробация результатов исследований. Основные результаты, полученные при выполнении работы, обсуждены на вузовских, областных, всероссийских и международных научно-технических конференциях и совещаниях: «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002 г.), VII международная конференция «Окружающая среда для нас и будущих поколений» (Самара, СГТУ, 2002 г.), ХI Всероссийский конгресс «Экология и здоровье человека» (5-7 декабря 2006 г., Самара), VI Международный Молодежный экологический форум стран Балтийского региона «Экобалтика 2006» (Санкт-Петербург, 2006 г.), 60-я - 66-я научно-технические конференции по итогам НИР ГОУВПО «СГАСУ» за 2002-2008 гг.

Реализация работы. Результаты диссертационных исследований и разработанные рекомендации внедрены администрацией городского округа Похвистнево, использованы в проектных проработках ООО «Экологический фонд реабилитации Самарской области».

Предложенные методики внедрены в учебный процесс в Самарском государственном архитектурно-строительном университете, в дипломном и курсовом проектировании студентов, обучающихся по специальности «Инженерная защита окружающей среды».

Публикации. Основные результаты и положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе одна работа - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 25.00.36 - Геоэкология, и два патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и приложений. Работа содержит 133 страниц машинописного текста, 69 рисунков и 19 таблиц. Общий объем работы - 158 страниц.

Содержание работы

Во введении диссертационной работы показана актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи диссертационного исследования, обоснована новизна исследований и полученных результатов, приведены сведения о личном вкладе автора, практической значимости работы и ее апробации.

В первой главе диссертации проанализированы публикации, отражающие проблемы образования и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) в крупных городах, причины изменения объемов образования бытовых отходов в современных условиях, существующие способы их обезвреживания, а также особенности образования необустроенных свалок ТБО и их воздействие на окружающую среду, грунты городских территорий. Рассмотрены методы и результаты исследований воздействия необустроенных свалок и мероприятия по уменьшению их негативного влияния.

Основными причинами роста отходов являются увеличение объема потребления товаров населением городов и потока товаров из-за рубежа, недостаточное использование многих видов отходов в качестве вторичного сырья, улучшение материального благосостояния населения и др. Одновременно с ростом объема образования отходов изменяется и структура отходов: увеличивается количество пластмассы, бумаги, стекла за счет широкого применения упаковочных материалов. Проблемами образования отходов и их обезвреживания, вопросами управления отходами занимались и продолжают заниматься ученые Российской Федерации и зарубежных стран: Р.Ф. Абдрахманов, К. Ален, П.Г. Быкова, О.Г. Васенков, А. Дрейер, К. Дефреггер, Х.Н. Зайнуллин, Л.В. Иваненко, Ю.В. Левинский, О.А. Макаров, Ю.И. Маринин, А.С. Матросов, А.В. Миронов, К.С. Никольский, Н.А. Савичев, А.Н. Сачков, В.И. Сметанин, А.Д. Потапов, Е.И. Пупырев, В.И. Теличенко, И.В. Тюменцев, К.Л. Чертес, М.В. Шаебаева, Е.В. Щербина и др.

На основе анализа литературных источников в диссертационной работе рассмотрены наиболее широко используемые способы обезвреживания бытовых отходов и проанализирована их классификация по технологическому признаку и по конечной цели. Предложено внести уточнения в классификацию и, в частности, ввести такой элемент, как избавление от ТБО с выбросом отходов на необустроенные свалки.

В работах рассмотрены четыре основных типа свалок бытовых отходов: 1) несанкционированная свалка стихийного характера; 2) несанкционированная и неупорядоченная свалка, которая использовалась ранее для складирования бытовых отходов, образующихся в населенных пунктах; 3) санкционированная и неупорядоченная свалка, которая используется для складирования твердых бытовых отходов; 4) санкционированная свалка преимущественно строительных и крупногабаритных материалов. Из перечисленных выше наиболее опасными с точки зрения негативного воздействия на компоненты природной среды можно считать необустроенные свалки первого типа вследствие спонтанности их образования, близкого расположения к жилью и малой изученности.

На основе проведенных автором обследований необустроенных свалок города Самары отмечено, что они могут различаться по составу бытовых отходов (бытовые, строительные и смешанные). В диссертационной работе предложено также подразделять необустроенные свалки по таким дополнительным признакам, как площадь занимаемой территории (малые свалки, средние и крупные), объем отходов в свалке, конфигурация свалки (близкая к кругу, вытянутая и т.д.), рельеф местности (свалки на относительно ровной поверхности, на поверхности с небольшим уклоном в одну сторону, в овраге или выемке, на берегу реки или водоема, на холме) и сосредоточенность (сосредоточенная или рассредоточенная).

Исследования влияния необустроенных свалок на окружающую среду содержатся в публикациях Б.А. Булдакова, А. С. Волынкина, Е. П. Волынкиной, Л. Н. Егоровой, Н. В. Журавлевой, Т.А. Зайковой, В. В. Макарчука, Г.К. Михайлова, И.В. Ситниковой. Исследования выполнялись на удаленных от жилых массивов свалках и показали наличие значительного загрязнения грунтов под свалками. Из анализа результатов этих исследований следует, что необходим индивидуальный подход к изучению влияния конкретных типов свалок. При этом важно учитывать месторасположения свалок, условия их образования, а также опасность их воздействия на окружающую среду как прямого, так и опосредованного характера.

В результате проведенного обзора работ можно заключить, что необустроенные свалки оказывают весьма сильное негативное воздействие на грунты в связи с отсутствием защитных элементов под телом таких свалок. Наибольшее воздействие на окружающую среду могут оказывать необустроенные свалки, образующиеся на территории городов в непосредственной близости к жилым домам. Факторы и условия воздействия таких свалок изучены недостаточно, в частности: не исследованы условия проникновения загрязняющих веществ в горные породы в основании свалки; недостаточно исследованы процессы образования и развития свалочного тела и его распространения по прилегающей территории; не разработаны эффективные способы ликвидации свалок, обеспечивающие наименьшее негативное воздействие на окружающую среду и минимизацию вредных последствий.

Во второй главе описываются методики проведения натурных и лабораторных исследований влияния необустроенных городских свалок на техногенные грунты.

С целью выявления наиболее распространенного типа необустроенной свалки автором проведены натурные обследования около 80 свалок города Самары. При этом свалки идентифицировались в соответствии с признаками, отмеченными выше. В процессе обследования свалок обращалось внимание на наличие подъездных дорог, тропинок и контейнеров для сбора мусора.

В результате анализа обследованных свалок был определен характерный тип необустроенной свалки - свалка твердых бытовых отходов среднего объема, сосредоточенная на относительно ровной поверхности земли, рядом с которой проходит дорога второстепенного значения, как правило, неасфальтированная.

Для свалок, относящихся к этому характерному типу, были выполнены натурные исследования по выявлению степени и характера загрязнения грунта. При этом был проведен отбор проб грунта непосредственно под телом свалки в нескольких вертикалях на разных глубинах. На каждой исследуемой свалке намечался характерный створ, проходящий через ее центральную зону. По створу намечались характерные исследуемые вертикали, соответствующие центру свалки и ее внешней границе, а также вертикали между центром и граничными вертикалями. Таким образом, по каждой свалке намечались пять вертикалей, в которых проводились отборы проб.

Для выбора глубин отбора проб были учтены рекомендации Ф.Д. Микайылова, которые предполагают взятие проб по глубине из расчетных слоев. В качестве расчетных слоев были приняты слои грунта на глубинах: 5-10 см, 15-20 см, 35-40 см, 55-60 см и 85-90 см. Анализ химического загрязнения и физико-механических характеристик грунта проводился в лаборатории Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

При выборе исследуемых загрязняющих веществ принимались во внимание результаты проводимых ранее исследований загрязнения компонентов окружающей среды, приводимые в публикациях Г.Н. Ардакова, С.Б. Гоголя, М.Ю. Мишлановой, Б.А. Новаковского, А.А. Труфанова, Б.В. Трушина. В частности, определялись концентрации веществ: свинец, железо, алюминий, хром, кадмий, медь, цинк, фенол, нефтепродукты, марганец, сульфаты и нитраты.

Социологические исследования проводились среди жителей домов, расположенных вблизи необустроенных свалок бытовых отходов, с целью выявления причин образования свалок и мнения жителей об эффективных способах ликвидации свалок и предупреждения их возникновения.

Экспериментальные лабораторные исследования по изучению процесса проникновения жидкости с загрязняющими веществами в грунт проводились на фрагментарных моделях. Для выполнения лабораторных исследований использовались трубы, заполненные грунтом с одинаковыми параметрами и условиями (плотность, высота слоя, однородный грунт). Эксперименты проводились при трех исходных значениях высоты слоя жидкости над поверхностью грунта, соответственно 5, 10 и 15 см. Высоты слоев были выбраны с использование данных Самарского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями.

С целью определения характера проникновения фиксировались время и глубины проникновения жидкости в грунт. В каждом опыте были получены от 6 до 18 значений времени и соответствующих глубин проникновения жидкости. Каждый опыт повторялся 6-10 раз для последующей статистической обработки данных.

В третьей главе представлены результаты проведенных натурных и лабораторных исследований и выполнен их анализ. Приведены также результаты социологического опроса.

Физико-механический анализ проб грунта натурных исследований показал, что в большинстве анализируемых вертикалей грунты по всей исследуемой глубине представлены техногенными грунтами с включениями фрагментов строительного мусора. В 20 % скважин на глубине свыше 60 см были обнаружены глины. В 20 % скважин грунт состоит из глины или суглинка, начиная с поверхности. Коэффициент фильтрации исследованных грунтов под необустроенными свалками изменялся в пределах от 1*10^-4- 10*10^-4 м/с.

Результаты, полученные при проведении химического анализа проб грунта, показали, что количества исследуемых веществ в разных месторасположениях вертикалей относительно центра свалки и на разных глубинах не одинаковы. Пример изменения концентраций такого загрязняющего вещества как свинец в различных вертикалях для необустроенной свалки № 1 в черте Самары приведен на рисунке 1.



Рисунок 1 - Изменение концентрации по глубине: а - свинца, б - групп веществ

Аналогичные графики были получены для других загрязняющих веществ.

Проведенная статистическая обработка данных с использованием критерия Фишера-Снедекора доказала принадлежность выборок результатов количественного анализа каждого исследованного загрязняющего вещества на заданной глубине к одной генеральной совокупности.

В результате обработки и обобщения результатов исследований сделан вывод о возможности объединения загрязняющих веществ в зависимости от характера распределения их концентраций по глубине на следующие группы:

1) слабопроникающие вещества (тяжелые металлы: кадмий, свинец, медь, цинк). Их максимальная концентрация наблюдается в слое грунта глубиной до 20 см;

2) вещества, концентрация которых по всей глубине скважины примерно одинаковая (металлы: железо, хром, марганец, алюминий);

3) вещества, для которых характерно наличие значительных изменений концентраций по глубине (органические соединения: нитраты, сульфаты). Изменения концентраций можно объяснить изменчивостью условий образования этих веществ (наличием гниющих отходов, временем года).

Характерный вид распределения загрязняющих веществ по группам в относительных единицах представлен на рисунок 1 б.

Сравнительный анализ количественного состава загрязняющих веществ по вертикалям в центральной зоне свалки и на ее периферии показал, что в центральной зоне загрязняющих веществ значительно больше, чем на периферии. Это позволяет предположить, что зона с максимальным количеством загрязняющих веществ явилась начальной точкой возникновения необустроенной свалки, и именно более длительное существование этой зоны обусловило большее загрязнение грунта.

На основании вышеизложенного, механизм образования необустроенной свалки может выглядеть следующим образом: свалки, как правило, начинают образовываться в понижении рельефа местности или занимается относительно ровный участок, находящейся на свободной от построек территории. Чаще всего такой участок располагается рядом с неасфальтированной дорогой или тропинкой.

Лабораторные эксперименты проводились на фрагментарной физической модели. В качестве лабораторного грунта использовался песок: с диаметром частиц d в диапазоне 0,630-0,315 мм (первый тип грунта) и d = 0,315-0,140 мм (второй тип), а также грунт, состоящий из смеси вышеназванных фракций в равных долях с d = 0,630-0,140 мм (третий тип). Коэффициент фильтрации для этих грунтов составил соответственно 4,8•10^-4, 1,7•10^-4 и 1,1•10^-4 м/с.

Для каждого типа лабораторного грунта исследовались параметры проникновения жидкости при трех исходных значениях высоты слоя жидкости над поверхностью грунта: 5, 10 и 15 см. Результаты обрабатывались и представлялись в виде графиков. Пример графика изменения высоты слоя жидкости над грунтом Н и глубины проникновения h в толщу грунта в зависимости от времени для первого типа лабораторного грунта при исходной высоте жидкости 15 см приведен на рисунок 2. Ряды обозначают соответствующие опыты эксперимента. Аналогичные графики получены для других значений исходной высоты слоя воды над поверхностью грунта и других типов лабораторных грунтов.

Анализ графиков показал, что общий вид процесса проникновения жидкости одинаков. Первые части кривых более крутые, что свидетельствует о высокой интенсивности проникновения жидкости в грунт. Далее кривые становятся более пологими. Уположение графиков можно объяснить снижением интенсивности проникновения жидкости в грунт, причем даже после того, как вся жидкость над поверхностью проникала в грунт, просачивание жидкости продолжалось.

Продолжительность проникновения жидкости превышала на 30-35 % продолжительности впитывания. Наблюдения показали, что чем больше высота слоя воды над грунтом, тем дольше период проникновения жидкости в глубь грунта.

Анализ зависимости максимального проникновения жидкости в грунт от высоты слоя H показал, что максимальная глубина проникновения увеличивается с увеличением слоя жидкости над грунтом. Аналогичные исследования проникновения в лабораторный грунт исследовались на примере жидкости, загрязненной свинцом (0,17 мг/л).

Рисунок 2 - Изменения Н и h во времени для первого типа лабораторного грунта

При социологических исследованиях проводился опрос населения города Самары: 200 жителей домов Кировского района, 100 жителей Железнодорожного района и 100 жителей Промышленного района, а также 150 человек города Чапаевска (Самарская область). По мнению жителей, основной причиной образования свалок является недостаток культуры и воспитания населения города (на это указали 38 % опрошенных). Основное загрязнение территории, по мнению опрошенных, происходит из-за выброса мусора на свалки молодежью (40 %), а ликвидировать необустроенную свалку целесообразно службами города (55 %). Из всех опрошенных - 96 % жителей недовольны соседством с необустроенной свалкой.

В качестве эффективных мероприятий по улучшению экологической ситуации города были предложены возможные варианты предотвращения образования стихийных необустроенных свалок. Полученные результаты: 35 % опрошенных рекомендуют ввести большие штрафы, 29 % - выделять средства на уборку территории, 28 % - устанавливать контейнеры и своевременно их вывозить, и только 8 % предложили усилить воспитательную и разъяснительную работу среди населения.

В четвертой главе описаны этапы процесса образования необустроенной свалки, приводится разработанная модель проникновения загрязнений в грунт в зависимости от исходной высоты столба жидкости и коэффициента фильтрации грунта.

Предлагается жизненный цикл необустроенной свалки разделить на следующие этапы:

1-й этап - образование свалки: начинается с момента появления на свободной территории первой порции отходов, вокруг которых начинает формироваться необустроенная свалка. При этом начинается негативное воздействие на окружающую среду: в толще выброшенных отходов протекают химические реакции, вследствие которых на поверхности грунта под отходами накапливаются загрязняющие вещества.

2 этап - развитие свалки: характеризуется активным проникновением образовавшихся на поверхности грунта под отходами загрязняющих веществ непосредственно в грунт, дальнейшее увеличение территории, занимаемой необустроенной свалкой. Проникновение загрязняющих веществ с поверхности в глубь грунта происходит под воздействием выпадающих осадков. При этом вследствие непостоянства слоя осадков на поверхности грунта загрязняющие вещества под действием жидкости будут задерживаться на некоторой глубине в грунте.

3-й этап - развитая свалка: характеризуется расширением зоны загрязнения грунта под свалкой. Вследствие уменьшения порового пространства в грунте достигаются максимальные значения концентраций загрязняющих веществ (насыщение). В связи с этим происходит снижение дальнейшего переноса этих веществ фильтрационным потоком.

Процесс проникновения жидкости с загрязняющими веществами аналогичен процессу проникновения воды в грунт при орошении. Данными вопросами занимались С.Ф. Аверьянов, А.И. Голованов, А.Н. Костяков, В.Я. Кулик, В.А. Шабанов, В.В. Шабанов и др.

Уравнение движения жидкости при просачивании еe в грунт можно представить следующим образом:

.

Обозначив и проинтегрировав при начальных условиях , получим:

.

Для уточнения формулы введем коэффициенты А и В, полученные при обработке экспериментальных данных:

,

где б и в также являются случайными величинами:

Коэффициенты r и q являются коэффициентами множественной регрессии значений б и в. Тогда уравнение зависимости времени проникновения жидкости от глубины проникновения аппроксимируется функцией

.

После проведения вычислений с помощью функции «ЛИНЕЙН» и проверки статистической значимости выявлено, что б зависит в основном от высоты слоя воды на поверхности грунта и коэффициента фильтрации:

, в = 1,07•б.

Тогда уравнение движения жидкости будет иметь вид:

.

Для получения более точной зависимости аппроксимируем опытные данные параболой. Вводим уточняющий коэффициент r и после обработки получим:

.

Зависимость глубины проникновения от времени будет выглядеть следующим образом:

.

Дифференцируя уравнение по времени, получим скорость инфильтрации в различные моменты времени:

.

В пятой главе рассмотрены общие подходы по снижению загрязнения компонентов окружающей среды на городских территориях; предложены методы снижения загрязняющего воздействия необустроенных свалок; мероприятия по защите грунтов под необустроенными свалками на территории города.

Существующие подходы к решению экологических проблем и снижению негативного воздействия необустроенных свалок на окружающую среду можно подразделить на законодательные, организационные, экономические, инженерно-технические, общественные, учебно-воспитательные. В диссертационной работе показано, что в настоящее время наиболее широко используются первые четыре направления. Причем они постоянно экстенсивно развиваются. В то же время в последние годы усиливается значимость и масштабность общественных и учебно-воспитательных мероприятий. В частности, проводятся инспектирования объектов и рекреационных зон, закрепляются шефства за состоянием территорий, развивается экологическая реклама, проводятся тематические общественные акции и т.д.

В диссертационной работе отмечены наиболее эффективные инженерно-технические мероприятия, обеспечивающие сохранение окружающей среды, разработанные за последние годы и запатентованные в нашей стране.

Для повышения эффективности защитных мероприятий автором разработаны: «Способ защиты окружающей среды от загрязнения бытовыми и промышленными отходами», «Способ защиты окружающей среды от загрязнения твердыми бытовыми отходами» и «Способ защиты берегового откоса от разрушения», на которые получены патенты на изобретение.

Сущность первого способа заключается в том, что до начала процесса удаления отходов необустроенной свалки проводится предварительное обследование прилегающей к ней территории и определяется характер и степень загрязнения грунта (параметры загрязнения грунта, а также наличие водоносного слоя). Далее вокруг свалки в грунте и на поверхности устраивается защитный барьер, состоящий из нижней части (в грунте) и верхней части (на поверхности грунта). После этого осуществляется удаление отходов со срезкой и удалением загрязненного слоя грунта, демонтаж верхней части барьера и рекультивация очищенной территории.

«Способ защиты окружающей среды от загрязнения твердыми бытовыми отходами» предполагает устройство площадок с временным покрытием, на которых предлагается устанавливать временные мусоросборные контейнеры для складирования отходов на период ликвидации необустроенной свалки. После выполнения рекультивации территории на ней обустраивают стационарные площадки с твердым покрытием и стационарными мусоросборными контейнерами для сбора твердых бытовых отходов.

Большинство городов располагается вблизи водных объектов. Необустроенные свалки, образующиеся вблизи водных объектов, являются опасными источниками загрязнения водной экосистемы и грунтов откоса, способствуют поднятию грунтовых вод и выносу с ними загрязняющих веществ в водный объект. Кроме того, вследствие повышения уровня грунтовых вод уменьшается устойчивость откоса, что может привести к оползневым явлениям и попаданию в водный объект вместе с грунтом загрязнений и тела необустроенной свалки.

Разработанный способ заключается в устройстве в теле откоса дренажных элементов, состоящих из звеньев с рабочими и отводящими частями, на выходящих на поверхность частях которых устраиваются порталы. При этом от каждого портала устраиваются открытые отводящие лотки для организованного отвода грунтовых вод от дренажного элемента.

Основные выводы и результаты работы

1. Выполнен анализ воздействия необустроенных свалок, образующихся на городских территориях, на компоненты окружающей среды, который показал наличие специфического негативного влияния необустроенных свалок в условиях городских территорий на элементы биотопа.

2. На основе натурных обследований необустроенных свалок предложено их классифицировать по следующим признакам: а) по характеру отходов (бытовые, строительные и смешанные), б) по размерам занимаемой площади и объему отходов (малые, средние и крупные), сосредоточенности, конфигурации в плане и др. Выделен характерный вид необустроенной свалки в условиях города - свалка ТБО среднего объема на относительно ровной поверхности, рядом с дорогой местного значения.

3. Наибольшее содержание загрязняющих веществ под телом необустронной свалки концентрируется на глубине до 100 см. Анализ распределения загрязняющих веществ по глубине позволил разделить их на группы: а) слабопроникающие вещества, б) вещества, концентрация которых по всей глубине примерно одинаковая; в) вещества, для которых характерно наличие значительных изменений концентраций по глубине.

4. Лабораторные исследования показали, что глубина проникновения загрязняющей жидкости зависит от высоты исходного слоя жидкости на поверхности грунта Д и от коэффициента фильтрации. Максимальная глубина проникновения загрязняющей жидкости соответствует лабораторному грунту с диаметром частиц от 0,63 до 0,14 мм. Концентрации загрязнений при проникновении жидкости с раствором свинца уменьшаются по глубине. Максимальное загрязнение выявлено вблизи поверхности и составило: при Д = 15 и 5 см соответственно 7,8 и 15,2 мг/кг.

5. Основной причиной образования свалок, по данным социологических исследований, является отсутствие необходимого уровня знания об их негативном воздействии, а также недостаток культуры и воспитания населения. В качестве основных мероприятий по улучшению и поддержанию экологической ситуации города предлагается введение штрафов и выделение средств на уборку территорий, что в целом, как показал мировой опыт, далеко недостаточно.

6. Разработана модель проникновения загрязняющих веществ в грунт под необустроенной свалкой, позволяющая определить время проникновения жидкости на заданную глубину, глубину проникновения жидкости за заданный период времени, а также скорость движения в любой момент времени.

7. Разработаны методы защиты городских территорий от негативного воздействия необустроенных свалок, защищенные патентами на изобретения, которые позволяют уменьшить загрязнение грунта при ликвидации необустроенных свалок и защитить грунтовые воды и открытые водоемы от загрязнения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Галицкова, Ю.М. Инженерные мероприятия по охране окружающей среды в районе городов / Ю.М. Галицкова // Окружающая среда для нас и будущих поколений: труды VIII междунар. конф. / СГТУ. - Самара, 2003. - С. 57-58.

2. Бальзанников, М.И. Проблемы экологии водных объектов, взаимодействующих с крупным городом / М.И. Бальзанников, Ю.М. Галицкова // Экология и безопасность жизнедеятельности: материалы международной научно-практ. конф. - Пенза, 2002.

3. Бальзанников, М.И. Учет социальных факторов при анализе воздействий на окружающую природную среду / М.И. Бальзанников, Ю.М. Галицкова // Окружающая среда для нас и будущих поколений: труды VII междунар. конф. / СГТУ. - Самара, 2002. - С. 41-43.

4. Шабанов, В.А. Проблемы городов Самарской области по утилизации твердых бытовых отходов/ В.А. Шабанов, Ю.М. Галицкова // Стратегическое городское и региональное планирование: межвузовский сборник научных трудов / СамГАСА. - Самара, 2003. - С. 204-207.

5. Галицкова, Ю.М. Задачи сохранения окружающей среды в районе полигона бытовых отходов / Ю.М. Галицкова // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 60-й научно-техн. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2002 г. Часть 2 / СамГАСА. - Самара, 2003. - С. 6-7.

6. Бальзанников, М.И. Патент 2237129 Российская Федерация, МПК 7 E02B3/04, E02B11/00 Способ защиты берегового откоса от разрушения / М.И. Бальзанников (RU), Ю.М. Галицкова (RU), Шабанов В.А (RU). - № 2003105358/03; заявл. 25.02.2004; опубл.27.09.2004.

7. Галицкова, Ю.М. Проблемы ликвидации необустроенных свалок / Ю.М. Галицкова // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 62-й научно-техн. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2004 г. Часть 2 / СамГАСА. - Самара, 2005. - С. 120-121.

8. Бальзанников, М.И. Мероприятия по защите от загрязнения территорий малых городов / М.И. Бальзанников, Ю.М. Галицкова, А.А. Болотова // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 63-й научно-техн. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2005 г. Часть 2 / СамГАСА. - Самара, 2006. - С. 278-280.

9. Галицкова, Ю.М. Необустроенные свалки в черте города и здоровье человека / Ю.М. Галицкова, А.А. Болотова // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 63-й научно-техн. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2005 г. Часть 2 / СамГАСА. - Самара, 2006. - С. 281-282.

10. Бальзанников, М.И. Защита береговых склонов от разрушения / М.И. Бальзанников, Ю.М. Галицкова // Экобалтика 2006: сб. трудов VI междунар. молодежного экологического форума стран Балтийского региона / СПбГПУ. - С-Пб., 2006. - С. 58-60.

11. Болотова, А.А. Образование необустроенных свалок в пределах городской территории / А.А. Болотова, Ю.М. Галицкова // Проблемы выживания человека в техногенной среде современных городов: труды ХI всероссийского конгресса «Экология и здоровье человека» (Самара, 5-7 декабря 2006 г.)/ СГАСУ. - Самара, 2006. - С. 36-37.

12. Галицкова, Ю.М. Антропогенное загрязнение грунтов на городских территориях / Ю.М. Галицкова, А.А. Болотова // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 64-й научно-техн. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2006 г. / СамГАСА. - Самара, 2007. - С. 369-371.

13. Бальзанников, М.И. Патент 2294245 Российская Федерация МПК В09В 1/00 Способ защиты окружающей среды от загрязнения твердыми бытовыми и промышленными отходами / М.И. Бальзанников (RU), Ю.М. Галицкова (RU). - № 2005121871/03; заявл. 11.07.2005; опубл. 27.02.2007.

14. Галицкова, Ю.М. Необустроенные свалки на городских территориях / Ю.М. Галицкова // Вестник МАНЭБ, том 13. - 2008. - № 3. - С. 166-170.

15. Галицкова, Ю.М. Защита почвы и грунтов городских территорий от воздействия необустроенных свалок / Ю.М. Галицкова // Научно-технический журнал Вестник МГСУ. - 2009. - № 1. - С. 100-104.

16. Шабанов, В.А. Воздействие необустроенных свалок города на окружающую среду / В.А. Шабанов, М.И. Бальзанников, Ю.М. Галицкова // Экология и промышленность России. - 2009. - № 4. - С. 38-41.

Размещено на Allbest.ru