Анализ существующих методологических подходов к проблеме установления границ почвенного загрязнения основными поллютантами и металлсодержащими наночастицами в районах расположения несанкционированных свалок

Н есанкционированные свалки являются одними из наиболее распространенных объектов накопленного вреда (негативного воздействия, возникшего в результате прошлой экономической и иной деятельности, обязанности по устранению которого не были выполнены либо были выполнены не в полном объеме) и источниками поступления в окружающую среду целого спектра загрязняющих веществ [1–4].

По данным Федеральной целевой программы «Ликвидация накопленного экологического ущерба» на 2014–2025 годы, в результате хозяйственной деятельности к настоящему времени на территории Российской Федерации накоплено 31,6 млрд т отходов, из которых 2–2,3 млрд т являются токсичными [5]. Из 121 внесенных в реестр особо опасных объектов накопленного вреда окружающей среде (ОС) на территории РФ 69 – это свалки и полигоны отходов [6].

Специфика несанкционированных свалок как объектов загрязнения, в первую очередь, заключается в отсутствии информации об отходах, размещаемых на них, и, как следствие, непредсказуемости характера и уровней воздействия. На территориях несанкционированных свалок не ведется контроль состояния и компонентного состава ТКО и не соблюдается установленный период размещения ТКО [7].

При этом основным компонентом ОС, испытывающим негативное влияние, являются почвы, в которых происходит ухудшение морфологических, физических свойств, нарушаются водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный режимы, изменяются условия, необходимые для существования почвенных животных и микроорганизмов, роста и развития растений.

Как показывают исследования [8], при загрязнениях почвы значительному воздействию подвергается система почвенной матрицы и связанная с ней работа всех нанореакторов. При этом нанотехнологические процессы в почвах (образование агрегатов, гумуса, подстилки и др.), которые напрямую связаны с ее плодородием, не учитываются в системе экологического нормирования, хотя именно они могли бы дать решающую информацию о степени деградации почвенных экосистем.

Почва является основным аккумулятором техногенных наночастиц, поступающих в ОС в результате хозяйственной и иной деятельности. Техногенные наночастицы металлов в почве в основном представлены следующими соединениями: TiO2, ZnO, AlO, CuO, Ag, MgO, FeOx, NiO, MnOx [9–13]. Источниками их поступления из свалок в почвы являются отходы упаковочных материалов, бытовой

химии, агрохимических препаратов, отработанных промышленных катализаторов, зола термического обезвреживания отходов и пр.

В структуре нормативных правовых актов [14– 18], регламентирующих объемы исследований по определению допустимости негативного воздействия на почвы, мы сталкиваемся с традиционно принятым определением степени деградации по уровню химического загрязнения.

В этом подходе не учтены возможность совместного действия вредных факторов, зависимость воздействия от симбатности факторов, определение экологических рисков и, тем более, определение формы химических соединений (подвижной, неподвижной, макродисперсной, наночастиц и пр.).

Хотя химическое загрязнение почв и грунтов в рамках ИЭИ оценивается по суммарному показателю (Zc), учитывающему аддитивность ЗВ, оно является индикатором неблагоприятного воздействия только на здоровье населения.

Данный методологический подход осложняется отсутствием требований к объемам исследований при изысканиях (количеству проб) для таких сложных объектов, как несанкционированные свалки. Соответственно, возникают сложности с определением зон влияния объектов и степеней деградации почв.

Согласно МР 1.2.2639-10 «Использование методов количественного определения наноматериалов на предприятиях наноиндустрии» [19] в ряде контролируемых объектов рекомендовано определять наличие наночастиц в компонентах ОС (атмосферном воздухе, водных объектах, почвах). Наличие данного документа отражает важность комплексного подхода к выявлению степени и характера загрязнений.

В рамках проведения государственной экологической экспертизы все вышеуказанные моменты приобретают особенную важность, т.к. материалы по оценке воздействия на окружающую среду должны быть научно обоснованы, достоверны и отражать результаты исследований, выполненных с учетом взаимосвязи различных экологических факторов [20].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В основу данной работы были положены результаты анализа ИЭИ за 2019–2020 годы в части достоверности и полноты определения уровня почвенного загрязнения на территории расположения четырех несанкционированных свалок Республики Башкортостан. Проведено изучение соответствия материалов ИЭИ требованиям действующей нормативной документации к геоэкологическому опробованию почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Свалка № 1 – несанкционированная свалка ТКО. Год начала эксплуатации свалки – 1993 г. Тело свалки представляет собой смесь ТКО, перекрытых слоями изолирующего грунта. Предположительная система складирования отходов – по картам методом надвига.

Свалка № 2 – несанкционированная свалка ТКО. Свалочное тело представляет собой насыпь с крутыми склонами, частично заросшими сорной растительностью. В теле свалки отсутствуют промежуточные слои изолирующего грунта.

Свалка № 3 – свалка промышленных отходов. Начало складирования отходов – 1970-е годы. Свалка представляет собой открытый котлован, в котором производилось складирование твердых и смолообразных отходов (различные отработанные катализаторы, содержащие тяжелые металлы) и размещение жидких тяжелых углеводородов в технологических картах.

Свалка № 4 – несанкционированная свалка ТКО. Свалочное тело представляет собой насыпь мусора, в основном перекрытую грунтом и заросшую сорной растительностью травяного яруса.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Первый вопрос, с которым сталкиваемся при оценке достаточности материалов ИЭИ, – это количество и пространственное расположение отобранных проб (определение полноты и репрезентативности результатов исследований).

В пункте 4.19 СП 11-102-97 [14] дана ссылка на ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Общие требования к отбору проб» [15], в котором имеется следующая рекомендация по количеству проб: не менее одной объединенной пробы на 0,5–1,0 га при неоднородном почвенном покрове и не менее одной объединенной пробы на 1,0-5,0 га при однородном. Область применения [15] – при общих и локальных загрязнениях.

Далее по тексту пункта 4.19 [14] указано, что количество и расположение проб, а также расстояние между пробами устанавливаются в программе изысканий в зависимости от вида и назначения проектируемого объекта, природно-техногенных условий района исследований и стадии проектно-изыскательских работ.

В табл. 1 представлены особенности рассматриваемых свалок, влияющие на распространение ЗВ в почвенном профиле и возможность возникновения очагов вторичного загрязнения почв.

Пункт 4.16 [14], устанавливающий требования по оценке загрязнения в зоне влияния хозяйственных объектов, также дает отсылку на программу изысканий – «Размещение точек опробования уста-

навливается в программе изысканий в зависимости от ожидаемой структуры поля загрязнений, геологического строения территории».

Таким образом, качество проведения работ напрямую связано с ответственностью заказчика, составляющего техническое задание на проведение ИЭИ. В ИЭИ по всем объектам в программах изысканий объемы работ ограничиваются и/или привязаны к «территории размещения объекта» в соответствии с данными Градостроительного плана земельного участка [21].

В этом контексте возникает множество юридических ограничений, и отбор проб на смежных территориях в самом лучшем случае осуществляется только в пределах санитарно-защитных зон (СЗЗ) объектов. Хотя почвенные загрязнения в местах расположения свалок часто бывают вторичными, все же часть поллютантов вымывается с атмосферными осадками и грунтовыми водами, обеспечивая аккумуляцию загрязнений на расстоянии от объектов [22–24].

Тот же пункт 4.16 [14] регламентирует, что «принятая система опробования должна обеспечивать изучение зоны загрязнения в плане и в вертикальном разрезе по основным компонентам окружающей среды, выявление источников загрязнения, путей миграции, ареалов и потоков рассеяния и аккумуляции веществ-загрязнителей».

Как видно из табл. 2, количество точек (площадок) отбора не соответствует требованиям [14, 15] в части полноты исследований: неверно выбрана глубина отбора проб. При хроническом антропогенном воздействии (от 30 до 50 лет по объектам исследований), которое складывается на несанкционированных свалках, недопустимо анализировать только поверхностный слой. Опробование грунтов должно проводиться в каждом инженерно-геологическом элементе.

Согласно табл. 1, во всех объектах присутствует загрязнение поверхностных и подземных вод, что при совместном анализе с данными почвенных исследований (табл. 2) может говорить лишь о том, что неверно выбраны точки контроля почв и не установлены пути миграции и достоверная глубина аккумуляции ЗВ.

Важным моментом, показывающим качество исследовательских работ, является определение, наряду с валовыми формами металлов, их подвижных форм. По количеству подвижных соединений металлов оценивают количество доступных для растений микроэлементов, а также экологическое состояние загрязненных почв. Основные механизмы воздействия подвижных форм на почву – комплексообразование и ионный обмен. Установлено, что форма поступления тяжелых металлов в почву существенно влияет

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ на трансформацию техногенных соединений и на их распределение [25], а именно тяжелые металлы являются основными ЗВ, поступающими в компоненты ОС с объектов захоронения отходов [26].

В настоящее время существует не так много исследований по определению путей миграции наночастиц в почвах и определению их роли в деградации почвенных экосистем. Однако установлено [9], что природные почвенные коллоиды являются переносчиками наночастиц металлов через почвенные профили. Основные тенденции распространения металлсодержащих наночастиц имеют сходную картину с распространением других загрязняющих веществ в почвах, при этом наночастицы обладают более высокой миграционной способностью и биодоступностью.

Контроль качества почв по химическим показателям и определение степени опасности был выполнен в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарноэпидемиологические требования к качеству почвы» [27], в которых установлены требования к качеству почв населенных мест и сельскохозяйственных угодий (табл. 3). Аддитивная оценка степени хими-

ческого загрязнения почвы и грунтов на участках изысканий производилась на основании суммарного показателя химического загрязнения (Zс), являющегося индикатором неблагоприятного воздействия на население.

В контексте несанкционированных свалок имеет значение не только соблюдение гигиенических нормативов, но и учет других критериев функционирования экосистем – ферментативной активности почвенной микробиоты, потенциального плодородия, потенциальной фито- и зоотоксичности почв, интенсивности нанотехнологических почвенных процессов. Именно они могут дать достоверную информацию о величинах экологического риска и дать долгосрочный прогноз восстановления территорий, что непосредственно может повлиять на технологические решения по ликвидации негативного воздействия и рекультивации нарушенных земель.

Другим подходом к сравнению и оценке уровней химического загрязнения является сопоставление концентраций поллютантов с «фоновыми» значениями – содержанием анализируемых веществ в антропогенно не нарушенных природных объектах-ана-

Таблица 1

Общие данные по объектам исследования

Наименование показателя	Свалка № 1	Свалка № 2	Свалка № 3	Свалка № 4
Площадь территории свалки, га	18,12	12,05	4,13	10,07
Объем (масса) накопленных отходов	1 434 369 м3	442 472 м3	30 000 т	850 000 м3
Особенности гидрогеологических условий	Подтопляемая территория	Подтопляемая территория	–	Подтопляемая территория, напорные подземные воды
Наличие превышений ПДК ЗВ в грунтовых (подземных водах)	Данные отсутствуют	Сульфат-ион, кальций, магний, литий	Бенз(а)пирен, фенол, никель	БПК, сухой остаток, хло-рид-ион, хром, свинец, железо, кадмий, магний, ртуть, барий, литий, нефтепродукты
Наличие превышений ПДК ЗВ в поверхностных водных объектах (в т.ч. донных отложениях)	БПК, взвешенные вещества	Медь, мышьяк, хром, ртуть, свинец, нефтепродукты	Бенз(а)пирен, фенолы, нитрат-ионы	Медь, мышьяк, хром, ртуть, свинец, нефтепродукты
Наличие фильтрата в теле свалки	Да	Нет	Нет	Да
Тип почв прилегающей территории	Урбаноземы, карбонатных черноземов	Урбаноземы, черноземы, выщелоч-ные среднегумусные среднемощные	Урбаноземы, выщелоченные черноземы	Урбаноземы, выщелоченные черноземы

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ логах. Однако и данный подход не нашел отражения в ИЭИ по трем объектам из четырех анализируемых.

Еще одно требование СП 11-102-97 [14] в части анализируемых ЗВ не принято во внимание по исследованиям на несанкционированных свалках: пункт 4.29 регламентирует опробование грунтов на содержание легколетучих токсикантов (бензол, толуол, ксилол, этилбензол, хлорированные угле-

водороды, нефть и нефтепродукты) и других загрязнителей, проникающих в подпочвенные горизонты на глубину до 3,0–3,5 м.

По свалкам № 1 и № 4 исследования по нефтепродуктам проводились на глубину до 3,0 м в скважинах и до 0,2 м на ПП, на свалке № 2 – только на ПП до 0,2 м. На свалке промышленных отходов, где органические загрязнители могли быть в составе

Таблица 2

Объем исследований в рамках ИЭИ по установлению почвенного загрязнения в районах расположения свалок

Наименование показателя	Свалка № 1	Свалка № 2	Свалка № 3	Свалка № 4
Границы исследуемой территории	В пределах СЗЗ (500 м от границы свалки)	В пределах СЗЗ (115 м от границы свалки)	В пределах СЗЗ (1000 м от границы свалки)	В пределах СЗЗ (320 м от границы свалки)
Количество точек отбора и/или пробных площадок (ПП)	5 скважин по периметру тела свалки, 4 ПП в радиусе 50 м от тела свалки	3 ПП в радиусе 50 м от тела свалки	3 скважины в радиусе 100 м от тела свалки	5 скважин по периметру тела свалки, 3 ПП в радиусе 50 м от тела свалки
Количество проб	20 проб из скважин послойно, 4 объединенные пробы (методом конверта с ПП)	3 объединенные пробы (методом конверта) с ПП	18 проб из скважин послойно	20 проб из скважин послойно, 4 объединенные пробы (методом конверта с ПП)
Вертикальное обследование на глубину	0,0–3,0 м послойно в скважинах 0,0–0,2 м на ПП	0,0–0,2 м на ПП	0,3–15,0 м послойно в скважинах	0,0–3,0 м послойно в скважинах 0,0–0,2 м на ПП
Наличие фоновой пробы, отобранной вне сферы локального антропогенного воздействия	Нет	Нет	Нет	Да
Оценка плодородия почв	Нет	Нет	Нет	Да
Анализ загрязнения по токсико-химическим показателям	Никель, медь, цинк, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, кобальт, марганец, хром, нефтепродукты, бенз(а)пирен	Никель, медь, цинк, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, кобальт, нефтепродукты, бенз(а)пирен	Никель, медь, цинк, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, нефтепродукты, бенз(а)пирен	Никель, медь, цинк, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, марганец, хром, кобальт, нефтепродукты, бенз(а)пирен
Определение подвижных форм металлов	Нет	Нет	Нет	Нет
Определение наночастиц, в том числе металлсодержащих	Нет	Нет	Нет	Нет
Исследования грунтов основания свалки	Отсутствуют	Отсутствуют	4 точки	2 точки

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ размещаемых отходов, все нефтяные углеводороды учтены как «нефтепродукты». Хотя в контексте токсичности и воздействия на почвенные процессы ароматические углеводороды (бензол), в отличие от нефтепродуктов, имеют установленные значения ПДК и более высокий уровень опасности [28].

ВЫВОДЫ

В настоящее время накоплен большой научнопрактический опыт по диагностике почвенных экосистем, подверженных воздействию при несанкционированном размещении и захоронении отходов. Однако требования природоохранной нормативной документации, определяющие состав и структуру исследований в рамках ИЭИ, больше ориентированы на объекты строительства (а не ликвидации накопленного вреда) и соблюдение требований гигиенических нормативов в свете влияния ЗВ на здоровье человека. При этом «негативное воздействие на ОС» в законодательстве определено гораздо шире – как «воздействие хозяйственной и иной деятельности, последствия которой приводят к негативным изменениям качества ОС» [29].

С развитием научных исследований, новых технологий и производств расширяется и перечень веществ, необходимых для диагностики и контроля. В связи

с наличием на свалках разнородных инженерных материалов и формированием особого загрязнения за счет миграции тяжелых металлов рекомендуется расширять подходы к оценке воздействия данных объектов на ОС, в том числе и с учетом экотоксико-логического действия металлсодержащих наночастиц.

В настоящее время полнота и достоверность исследований напрямую зависит от квалификации разработчиков изысканий и требований заказчика проектной документации по ликвидации (рекультивации) несанкционированных свалок.

Существующие методологические подходы к установлению границ почвенного загрязнения в районах расположения несанкционированных свалок требуют доработки и конкретизации в части: – требований к количеству и пространственному распределению точек отбора проб, учитывающих специфику объектов размещения отходов;

– требований к перечню анализируемых веществ с установлением маркерных веществ для каждого объекта;

– учета структурных, генетических, биохимических особенностей почв, для которых проводится оценка воздействия на ОС;

– учета оценки экологического потенциала почв, устойчивости к воздействию и способности к восстановлению.

Таблица 3

Категория загрязнения грунтов по СанПиН 2.1.7.1287-03 [27]

Область исследований	Категория загрязнения по СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы»
	Свалка № 1	Свалка № 2	Свалка № 3	Свалка № 4
Грунты основания свалки	–	–	Допустимая	Допустимая
Прилегающая территория	Скважины: 0,00–0,20 м (умеренно опасная); 0,2–3,0 м (допустимая) ПП: умеренно опасная, допустимая	ПП: допустимая, умеренно опасная	Скважины: 0,3–1,0 м; 1,0–2,0 м; 2,0–3,0 м; 3,0–5,0 м (допустимая); 5,0–10,0 м; 10,0–15,0 м (чистая) 1,0–2,0 м; 5,0–10,0 м (допустимая); 0,3–1,0 м; 2,0–3,0 м; 3,0–5,0 м; 10,0–15,0 м (чистая) 1,0–2,0 м; 3,0–5,0 м (допустимая); 0,3–1,0 м; 2,0–3,0 м; 5,0–10,0 м; 10,0–15,0 м (чистая)	ПП: допустимая

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ