Оценка воздействия полигонов ТБО на окружающую среду

Введение. По данным Минприроды, ежегодно в России образуется около 70 млн. тонн твёрдых коммунальных отходов, каждый год – на 3 % больше. Из общего количества отходов перерабатывается всего 5-7 % мусора, то есть примерно 3,5-4,9 млн. тонн от общего количества [1]

Цель работы: выяснение негативного влияния твердых бытовых отходов на окружающую среду с помощью анализа научной литературы.

Твердые бытовые отходы - это потерявшие потребительские свойства товары и предметы, составляющие большую часть отходов потребления человека. Их разделяют на биологические, то есть пищевые (дерево, кожа, растительные остатки, кости), полностью разлагающиеся и не представляющие большой опасности для окружающей среды, и небиологические (бумага, полиэтилен, пластик, металл, текстиль, стекло, резина), представляющие опасность для окружающей среды.

Основная часть. Многие из небиологических отходов представляют повышенную опасность, так как содержат большое количество токсичных веществ, которые в процессе длительного хранения попадают в окружающую среду и мигрируют в экосистемы. Для некоторых отходов время распада составляет годы, для других -десятки, сотни и даже тысячи лет. Например, бутылки из пластика и полиэтиленовые пакеты гниют около 400 лет, банки из алюминия - до 500 лет [2].

Разложение ТБО происходит под влиянием деятельности микроорганизмов (консументов). В процессе разложения крупные органические молекулы пищевых отходов распадаются на более мелкие, а неорганические соединения небиологических отходов окисляются из-за чего выделяются новые опасные вещества. Если отходы находятся в открытом доступе кислорода, то они становится источником не разлагаемого твердого остатка ТБО и своеобразным химическим и биологическим реактором, в котором происходит выделение свалочного газа, накопление продуктов разложения и размножение патогенных микроорганизмов. В идеале твердый остаток ТБО со временем должен стать питательной средой для растений, но часто эта масса токсична и непригодна для жизни ничего живого. За счет атмосферных осадков и выделения влаги отходами происходит горизонтальная и вертикальная миграция вредных веществ, которые в итоге попадают сначала в почву, а потом в поверхностные и грунтовые воды, в конечном итоге значение ПДК различных поллютантов в экосистемах может возрастать до огромных значений. Например, содержание фенола может быть превышено в 900 раз.

Основу свалочного газа, образующегося при разложении отходов, составляют метан (40-75%) и углекислый газ (25-45%), а также диоксиды азота (до 16%) и серы (до 13%), сероводород (до 5%), диметилбензол (ксилол) (до 8%), формальдегид (до 17%). Основной метод утилизации отходов-сжигание на мусоросжигательных заводах. Во время сжигания ТБО в атмосферный воздух происходит выброс токсичных веществ: соединений галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути), угарного газа, диоксина, бензапирена и т.д. [3].

Диоксины являются сильными канцерогенами и самыми токсичными из всех известных небелковых ядов, их действие сильнее, чем действие боевых отравляющих веществ. По токсичности они уступают лишь дифтерийному и ботулиническому токсину. Образуются они, в основном, при сжигании медицинских и бытовых отходов, распространяются по воздуху на дальние расстояния, оседают на поверхности воды, дикорастущих и культурных растениях, поедаемых животными. Диоксины вместе с молоком и мясом этих животных поступают в организм человека, где остаются и накапливаются в жировых тканях, затем переходит в печень, тимус и другие органы. Диоксины образуют прочные комплексы и легко мигрируют по пищевым цепочкам, аккумулируясь в разных звеньях цепи, поэтому часто диоксины можно найти в молоке, мясе и мясомолочной продукции, морепродуктах и рыбе, фруктах и овощах. В организм человека, как правило, попадают смеси различных диоксинов, поэтому их токсичное действует суммируется, а опасность возрастает в несколько раз. Эти вещества способны образовывать новые комплексы со многими полициклическими соединениями, поэтому легко проникают в рецепторы организма и повышают активность ряда окислительных железосодержащих ферментов (монооксигеназ), что приводит к нарушению обмена веществ и угнетению жизнедеятельности организма. Главная опасность диоксинов заключается в их высокой устойчивости в окружающей среде, растениях, организмах животных и человека. Они способны вызывать раковые опухоли и различные мутации, нарушают гормональный фон, снижают иммунитет, поражают печень и нервную систему, подавляют репродуктивную функцию.

Еще одно токсичное соединение- бензапирен. Он образуется в температурном диапазоне от 800° С до 1000° С во время горения любой органики, поэтому в изобилии образуется при открытом горении ТБО. Молекулы бензапирена имеют большую молекулярную массу, поэтому легко сорбируются на частицах пыли, более тяжелые фракции которой оседают на поверхности почвы и воды, а более легкие образуют взвеси. В водоемы бензапирен может поступать с дождями, фильтратами ТБО, а также с оседающей пылью сорбируется на иле. На поверхности воды он, как и нефтепродукты, способен образовывать тонкую пленку, поэтому проявляет те же негативные свойства. Из почвы и водоемов бензапирен мигрирует сначала в растения, а затем по пищевой цепочке попадает в организмы животных и человека. Токсин поступает в организм человека не только через пищеварительную систему, но и через дыхание и кожу, плаценту, легко аккумулируется в жировых тканях. Это вещество относится 1 классу опасности, обладает канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием на организмы за счет взаимодействия его производных с белками и нуклеиновыми кислотами, имеет высокую устойчивость в окружающей среде и живых организмах. Бензапирен внедряется в комплекс ДНК, вызывая необратимые мутации, которые переходят в последующие поколения.

В состав ТБО также могут входить отходы нефтепромышленности: отработанные масла и старые масляные фильтры, грязная спецодежда и различные обтирочные материалы. Из ТБО масла попадают на почву, после чего мигрируют в нижние слои, обволакивают корни растений и попадают в грунтовые воды. Под влиянием масел частицы почвы склеиваются и образуют крупные гидрофобные глыбистые частицы размером более 1 см, из-за этого резко уменьшается количество ценных для сельского хозяйства мелких почвенных частиц. Почвенные поры запечатываются и теряют возможность впитывать воду, затрудняется доступ кислорода, нарушается водно-воздушный баланс и корневое питание растений, ухудшается азотный режим почвы, сокращается количество подвижных форм фосфора, возрастает содержание углерода. Из-за дефицита кислорода повышается активность анаэробных микроорганизмов, которые поглощают азот и фосфор из почвы, из-за этого происходит дефицит трех наиболее важных для растений микроэлементов, происходит увеличение подвижности компонентов гумуса, нарушаются окислительно-восстановительные процессы в почве, что приводит к тотальной деградации почв. Остатки нефтепроодуктов проникают внутрь растений и, проходя через мембраны клеток, вызывают торможение роста и развития, снижают активность фотосинтеза и приводят к гибели культур.

Если нефтепродукты (масла) в составе ТБО попадают напрямую в водоемы, то на поверхности водоема образуется тонкая пленка, препятствующая доступу кислорода в воду, нарушается газовый обмен и температурный баланс воды, что приводит к гибели планктона и мальков рыб. Масла образуют водную эмульсию, обволакивают жабры рыб и попадают в их организм, оказывая токсичное действие и постепенно приводя к гибели [4].

Полигоны ТБО являются прямым источником накопления в почвах тяжелых металлов. В атмосферный воздух при сжигании отходов происходит выброс опасных тяжелых металлов в форме устойчивых солей и оксидов, что увеличивает время их распада и повышает опасность для окружающей среды.

Главная опасность тяжелых металлов заключается в легкости их накопления. Они вместе с пылью распространяются на большие расстояния, оседают на растениях и поверхности воды, после чего через пищевые цепи мигрируют во все слои биосферы. Тяжелые металлы из почвы и окружающей среды попадают в растения, тормозят их рост и развитие, нарушают работу фотосинтетического аппарата и дыхания, негативно влияют на транспорт веществ, иногда приводят к полной гибели растительных сообществ. Токсическое действие тяжелых металлов оказывает большое влияет на продуктивность водных сообществ и качество воды в целом, что сокращает количество пригодной для питья пресной воды и несет угрозу для будущего человечества.

В организм человека тяжелые металлы попадают через загрязненный воздух и воду, а также продукты питания. Ядовитое действие ионов тяжелых металлов в значительной мере связано с их способностью прочно соединяться с белками и нарушать нормальную работу ферментов и других биологически активных белковых веществ. Они обладают тератогенным действием, накапливаются в тканях, костях и крови, способствуют развитию рака желудочно-кишечного тракта, снижают иммунитет и вызывают задержку умственного развития у детей.

Полигоны твердых бытовых отходов являются благоприятной средой для образования и развития патогенной флоры и потенциальных переносчиков различных заболеваний-мух, грызунов разных видов. Особенно опасны отходы научноисследовательских и лечебных организаций (стоматология, хирургия). При плюсовой температуре скорость размножения спор и бактерий, вызывающих различные заболевания, увеличивается. Это туляремия, брюшной тиф, ящур, геморрагическая лихорадка с почечным синдромом, гельминтоз, холера, чума и многие другие [5].

При проникновении в жилые помещения мухи могут перенести на продукты питания болезнетворные микроорганизмы, которые, размножаясь, способны при попадании в организм человека вызвать острое кишечное заболевание и паразитарные инфекции. Наибольшую опасность в этом отношении представляют крысы и мыши, так как они наиболее тесно соприкасаются с жильем человека, предметами обихода и нередко с самим человеком. Подобные инфекции не носят эпидемиологический характер и чаще всего возникают локально, но всё еще являются потенциально опасными для человека и окружающей среды.

Результаты и обсуждение. Размещение отходов является одним из важнейших факторов, негативно влияющих на состояние окружающей среды. Все складируемые производственные и бытовые отходы воздействуют не только на почву, но и на микроорганизмы, обитающие в ней, подземные и поверхностные воды, атмосферный воздух, природные ландшафты и их элементы. Уже сегодня человечество произвело столько отходов, что для их утилизации в естественных условиях потребуется несколько тысяч лет.

Таблица 1 – Сведения об образовании, обработке и утилизации отходов [8]

Окончание таблицы 1

Выводы.

Загрязнение природы – общая проблема всех стран. Окружающая среда – это то, что ест, пьет, чем дышит человек. Равнодушие и бездействие может привести к экологической катастрофе на планете. Структурной причиной накопления мусора является преобладающая модель экономического развития, основанная на повышенном потреблении товаров и услуг. Прямые причины включают рост населения, высокую концентрацию человеческих сообществ и плохое управление отходами. Загрязнение мусора может быть предотвращено при хорошем управлении и окончательной утилизации отходов [6]. Другой подход, известный как три Rs, включает сокращение, повторное использование и переработку. Однако более глубокая альтернатива включает изменение моделей потребления современного человеческого общества [7].