7.4.3. Эколого-геофизический мониторинг мест захоронения промышленных и бытовых отходов. Эколого-геофизический мониторинг мест захоронения и складирования отходов промышленного производства, а также полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ПЗТБО), представляет собой комплексный мониторинг первого (детального) уровня (см. рис. 7.1).

Места (полигоны) подземного захоронения жидких биологически вредных (токсичных или радиоактивных) промышленных отходов, а также "хвостохранилища" (накопители-хранилища) пульпообразных и жидких отходов являются потенциально экологически опасными природно-техническими объектами, размещаемыми в геологической среде. Экологическая безопасность таких сооружений оценивается по тому, в какой мере они изолированы от среды обитания человека и какое воздействие они оказывают на биосферу (Инженерно-геологический и геофизический мониторинг..., 1993).

К возможным катастрофическим явлениям при эксплуатации полигонов захоронения отходов производства относятся переток промышленных стоков из пласта-коллектора в водоносные

224

горизонты через так называемые "гидрогеологические окна" или по затрубному пространству, а также подход промышленных стоков в пласте-коллекторе к участкам естественной разгрузки. При эксплуатации накопителей-хранилищ возможны катастрофические прорывы плотин или ограждающих дамб с последующим загрязнением поверхности, зоны аэрации, открытых водоемов, водотоков и грунтовых вод.

Наблюдения за гидрогеологической ситуацией для оценки возможной опасности и предупреждения негативных явлений на полигонах захоронения или в ок- . рестностях открытых накопителей-хранилищ проводятся в специально оборудованных скважинах, расположенных по двум или трем концентрическим контурам, в центре которых располагаются нагнетательные скважины или хвостохранилище, как это показано на рис. 7.11. В наблюдательных скважинах проводится отбор проб воды для химических и радиохимических исследований, а также геофизические исследования - термометрия, резистивиметрия и радиометрия (см. разд. 4.4).

Рис. 7.11. Схема размещения скважин при геофизическом мониторинге мест захоронения вредных (токсичных или радиоактивных) промышленных отходов (Инженерно-геологический и геофизический мониторинг..., 1993):
1 - наблюдательные скважины; 2 - гидроизогипсы; 3 - направление подпора грунтовых вод

Необходимые исследования, предшествующие мониторингу, и собственно мониторинг в местах расположения полигонов подземного захоронения промстоков и хвостохранилищ сводятся:

• - к проведению исследований в целях выбора схемы мониторинга и конфигурации контрольной измерительной сети скважин;
• - мониторингу гидрогеологической, инженерно-геологической и экологической обстановки в период эксплуатации объекта;

225

• - контролю технического состояния инженерных сооружений в период строительства и эксплуатации объекта;
• - мониторингу общей геоэкологической ситуации после завершения эксплуатации объекта.

Используемая в измерительной сети мониторинга аппаратура должна обеспечивать возможность проведения дистанционных измерений в автоматическом режиме с передачей информации в центр обработки данных.

Полигоны захоронения твердых бытовых отходов (городские свалки) являются существенным источником химического загрязнения геологической среды на территории городов. Они представляют собой фактор экологической опасности по отношению ко всем компонентам окружающей среды: атмосфере, подземным и поверхностным водам, почвам и горным породам, а также по отношению к растительности и животному миру. Как эксплуатируемые, так и законсервированные свалки могут наносить значительный ущерб здоровью людей, являясь источником заражения среды обитания патогенными микроорганизмами и загрязнения ее токсичными веществами.

Роль геофизических методов при организации мониторинга городских свалок сводится к получению общей информации об эколого-геологических, гидрогеологических и геофизических условиях территории, выявлению участков аномального физического и химического загрязнения и, наконец, осуществлению режимных наблюдений за изменением параметров, характеризующих загрязнение, во времени. Целью эколого-геофизического мониторинга свалок является установление интенсивности и скорости распространения загрязнения по площади и в разрезе для последующей геохимической и биологической заверки и принятия обоснованных управленческих решений.

Примером эколого-геофизического мониторинга городских свалок являются режимные исследования в районе Кучинского полигона захоронения твердых бытовых отходов (Подмосковье). Свалка расположена вблизи г. Железнодорожный на водоразделе рек Пехорки и Чичеры, в бывших карьерах по добыче известняка и глины. Кучинские карьеры в качестве места свалки твердых бытовых отходов использовались более 10 лет. За это время накопилось около 4,5 млн м³ осадков, мощность слоя которых превышает 15 м. Свалка насыщена метаном. Вследствие частых самовозгораний и протекающих окислительных процессов весь массив техногенного грунта значительно прогрет. Помимо этого, скопившиеся на полигоне отходы содержат в большом количестве токсичные вещества, в частности тяжелые

226

металлы, такие, как серебро, цинк, вольфрам, свинец, олово, кадмий и др.

Свалочный фильтрат характеризуется высокой минерализацией (10 - 12 г/л) и высоким содержанием органики. В свалочном фильтрате присутствуют также тяжелые металлы в повышенной концентрации. Однако ввиду большого разбавления фильтрат мало влияет на состав поверхностных вод, за исключением участков стекания фильтрата в р. Пехорку, где концентрация, например, кадмия и нитрат-иона в 5 - 7 раз превышает предельно допустимую (ПДК). Особенно загрязнены донные отложения р. Пехорки в местах стекания фильтрата и ниже свалки. Таким образом, накопление значительной массы отходов на сравнительно небольшой территории привело к значительному загрязнению практически всех компонентов окружающей среды.

Комплексный экологический мониторинг, в схему которого были включены геофизические методы, проводился в целях изучения процессов воздействия свалки на состояние почв, горных пород верхней части разреза, поверхностных и подземных вод (Кузнецов и др., 1995).

Сеть режимных геофизических наблюдений располагалась по периметру свалки, в окрестностях близлежащих деревень и в руслах рек Пехорки и Чичеры (рис. 7.12). Использовался комплекс наземных (ВЭЗ, ЭП) и аквальных ("русловая геофизика") исследований (см. разд. 4.4). Задача вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) состояла в уточнении условий залегания загрязненных четвертичных и вмещающих мезозойских отложений, а также в слежении за изменением геоэлектрических и эколого-геологических параметров во времени. Целью электропрофилирования (ЭП) являлось картирование загрязненных лент тока по площади и установление изменения загрязнения во времени. Задачей "русловой геофизики" было установление и оценка интенсивности разгрузок подземных вод в руслах рек, и в частности мониторинг зон разгрузки свалочного фильтрата в р. Пехорку.

В результате эколого-геофизического мониторинга было установлено, что удельное электрическое сопротивление (УЭС) отложений второй надпойменной террасы меняется от 50 - 65 Ом · м в сухом до 13 - 15 Ом · м в водонасыщенном состоянии. УЭС песчано-глинистых пород юрско-флювиогляциального водоносного горизонта меняется от 50 до 12 Ом · м как под действием литолого-фациальной и фильтрационной неоднородности, так и вследствие загрязненности подземных вод. Средние значения УЭС этого горизонта составляют 25 Ом · м, однако в

227

Рис. 7.12. Результаты комплексного эколого-геофизического и геохимического мониторинга территории в районе Кучинского полигона захоронения бытовых отходов (Кузнецов и др., 1995):
1 - точки режимных геофизических наблюдений и участки отбора проб донных отложений в руслах рек Пехорка и Чичера; 2 - показатели загрязнения донных отложений (в числителе - суммарный показатель загрязнения, в знаменателе - элементы загрязнения с коэффициентами относительно фоновых значении); 3 - зоны загрязнения почв с указанием коэффициентов элементов-загрязнителей относительно фоновых значений; 4 - границы дер. Фенино; 5 - зона стекания свалочного фильтрата в р. Пехорку; 6 - профили наземных геофизических наблюдений

местах загрязнения подземных вод свалочным фильтратом удельное электрическое сопротивление снижается до 6 Ом · м.

Данные мониторинга методами "русловой геофизики" позволили установить развитие зон сосредоточенных разгрузок загрязненных вод в русле р. Пехорки. Эти зоны были выявлены по аномалиям температуры придонных грунтов, пониженным значениям сопротивлений придонных слоев воды и

228

положительным аномалиям естественного электрического поля (ЕП).

Наиболее важным методическим и практическим результатом эколого-геофизического мониторинга стало выявление особенностей формирования зон загрязнения в водоносных и разделяющих толщах. Данные русловой геофизики и результаты наземного геофизического мониторинга позволили рационально выбирать пункты отбора проб почвы, грунтов, донных отложений, подземных и поверхностных вод для эколого-геохимического анализа, осуществлявшегося в процессе комплексного экологического мониторинга территории.

Приводимые примеры далеко не исчерпывают все возможности эколого-геофизического мониторинга. Так, дополнительно можно назвать глобальный эколого-геофизический мониторинг озонового слоя (мониторинг V уровня), постоянно ведущиеся метеорологические и океанологические геофизические наблюдения. Во всех случаях геофизические методы позволяют получать ценную информацию, которая не может быть получена никаким иным способом, кроме как посредством измерения геофизических параметров. Эта информация иногда дополняет результаты других исследований, а иногда имеет самостоятельное значение.

229