Monitoring of the erosion processes and the vegetation cover of the reclaimed landfill solid municipal waste

Cover Page

Cite item

Abstract

Depositing of the solid municipal waste in landfills that do not provide for a set of measures to protect the environment from negative impacts leads to significant pollution of ecosystem components: soil cover, surface and underground water, plant and animal life. One of the most dangerous components in waste disposal is filtrate, which includes nitrate and nitrite ions, as well as many heavy metals. The study of chemical analysis of the filtrate of multiple landfills and landfills shows that there are biologically dangerous organic substances, various compounds of nitrogen and sulfur forms, heavy metal ions, and pathogenic media that exceed the maximum permissible concentrations in the places where waste is deposited. It follows that the implementation of effective environmental measures necessary to control the state of wildlife components in places where solid municipal waste is buried, which reduces the adverse impact on the environment, is the most urgent problem. In the course of the study, erosion processes and the state of vegetation cover of the reclaimed SMW landfill along the Sarapulsky tract were monitored. Its levels of environmental hazard were identified.

Full Text

Введение Проблема обезвреживания твердых отходов является наиболее острой экологической проблемой Удмуртии. По данным Минприроды УР, ежегодно по республике образуется около 445 тыс. т твердых коммунальных отходов в год. На сегодняшний день зафиксировано уже более 480 несанкционированных свалок, на которые вывозится строительный мусор и твердые коммунальные отходы [1; 2]. Одной из основных причин возникновения несанкционированных свалок в Удмуртии является отсутствие организации системного вывоза мусора и слабый контроль за движением отходов. Таким образом, цель данного исследования - проведение мониторинга эрозионных процессов и состояния растительного покрова полигона ТБО по Сарапульскому тракту, а также выявление уровня его экологической опасности. Материал и методы исследования Экологический контроль (мониторинг) эрозионных процессов проводился на теле рекультивированного полигона ТКО по Сарапульскому тракту, согласно которому осуществлялось выявление вновь образовавшихся эрозионных форм [3; 4], представленных на рисунке (условные обозначения выполнены в соответствии с ГОСТ 21.302-2013 [5]). Рис. Схема образовавшихся эрозионных форм на рекультивированном полигоне ТКО по Сарапульскому тракту (Удмуртия) [Figure. Diagram of the formed erosion forms at the reclaimed municipal waste landfill along the Sarapulsky tract (Udmurtia)] При оценке состояния растительности использовался маршрутный метод и подробное описание учетных площадок (не менее 10 штук площадью 33×33 см, располагающихся на маршруте) [6]. Также здесь учитывались рудеральные виды и виды, не входящие в состав травосмеси, используемой при биологическом этапе рекультивации. Далее на учетной площадке проводилось описание растительного покрова (проективное покрытие растений, площадь проплешин, состояние травянистого покрова) [7]. Определение проективного покрытия проводилось на пробных площадках размером 100×100 м, на каждой пробной площадке было заложено три учетные площадки 100×100 см [8]. Также проведен химический анализ почвенных образцов на территории полигона. В точках отбора указанных образцов произведен забор растительных проб методом укосов фитомассы с учетных площадок размером 50×50 см [9] для определения в них тяжелых металлов. Перечень веществ аналогичен перечню веществ, определяемых в почве (медь, никель, мышьяк, кобальт, ртуть). Химический анализ проведен аккредитованной лабораторией АО Агрохимцентр «Удмуртский». Определение массовой доли кобальта, никеля и меди проводилось согласно ГОСТ 32343-2013 [10]. Массовую долю ртути определяли по МИ 2878-2004 [11], содержание мышьяка по ГОСТ 26930-86 [12]. Результаты исследований и их обсуждение Цели мониторинга - сбор информации об интенсивности проявления эрозионных процессов на этапе биологической рекультивации и предотвращение возможных размывов грунтов вблизи границ рекультивируемого полигона ТБО. Мониторинг включает маршрутные визуальные наблюдения, выявленные на эрозионно-опасных участках. К ним относятся [13]: - выявление вновь образовавшихся эрозионных форм; - измерение параметров эрозионных форм (глубина и ширина). Контролируемые параметры: - количество возникающих промоин и более крупных эрозионных форм; - степень покрытия растительного покрова (%); - процент (площади) поражения территории формами проявления эрозионных процессов. Измерение параметров эрозионных форм (глубина, длина, ширина) представлены в табл. 1. Из данных табл. 1 видно, что на откосах тела рекультивированного полигона ТБО по Сарапульскому тракту отмечены эрозионные формы в количестве 98 штук, что составляет 1 % от всей площади полигона. Оценка состояния растительности и растительных сообществ с целью установления степени токсичности и процесса восстановления почвенного покрова в ходе биологического этапа рекультивации указанного полигона проводилась в рамках «Рекомендаций по организации экологического мониторинга и производственного контроля полигонов захоронения твердых бытовых и промышленных отходов». На исследуемой территории выявлено отсутствие биологического этапа рекультивации (посев растений мелиорантов), поэтому на теле рекультивированного полигона обнаружена сформированная естественным образом растительность. Средняя площадь проективного покрытия растительного покрова, согласно маршрутным наблюдениям, составляет 43,6 %. Данные по проективному покрытию представлены в табл. 2. Таблица 1 Параметры эрозионных форм на рекультивированном полигоне ТБО [Table 1. Parameters of erosion forms at a recultivated landfill] Номер эрозионной формы [Number of the erosion form] Длина, м [Length, m] Ширина, м [Width, m] Глубина, м [Depth, m] Расстояние между эрозионными формами, м [Distance between erosional forms, m] 1 13,3 0,22 0,04 8,1 2 11,3 0,15 0,07 3,2 3 11,5 0,18 0,13 10,0 4 21,1 0,20 0,09 8,0 5 15,3 0,13 0,14 4,3 6 30,3 0,12 0,11 4,3 7 61,2 0,38 0,26 4,2 8 36,9 0,24 0,14 3,4 9 60,0 0,90 0,26 5,0 10 54,0 0,60 0,22 4,8 11 42,5 0,41 0,22 5,0 12 51,6 0,37 0,07 5,9 13 50,0 0,32 0,27 4,76 14 19,5 0,29 0,14 1,5 15 45,0 0,20 0,10 3,6 16 35,0 0,25 0,30 29,5 17 35,0 0,20 0,17 19,5 18 45,0 1,00 0,60 10,0 19 25,0 1,70 1,00 9,6 20 28,5 0,19 0,16 2,5 21 50,0 0,22 0,19 15,7 22 53,0 0,14 0,11 1,6 23 39,1 0,19 0,16 3,1 24 12,0 0,21 0,05 2,3 25 75,5 0,20 0,04 8,1 26 15,0 0,20 0,05 4,7 27 30,0 0,19 0,10 8,3 28 64,8 0,12 0,12 11,7 29 23,2 0,20 0,05 2,8 30 45,0 0,16 0,11 10,0 31 71,5 0,34 0,17 13,3 32 60,0 0,15 0,10 7,9 33 85,0 0,44 0,20 4,5 34 20,0 0,38 0,17 7,0 35 30,0 0,20 0,13 3,0 36 15,0 0,20 0,11 9,0 37 45,5 0,48 0,28 14,9 38 25,0 0,20 0,15 150,0 39 40,0 0,13 0,09 7,0 40 44,0 0,10 0,16 4,2 41 22,0 0,18 0,14 8,0 42 31,4 0,21 0,23 26,0 43 32,4 0,55 0,34 9,5 44 17,0 0,39 0,38 3,9 45 16,4 0,12 0,14 12,8 46 39,0 0,37 0,21 11,0 47 38,2 0,30 0,14 26,0 48 37,4 0,69 0,35 7,4 Окончание табл. 1 / Table 1, ending Номер эрозионной формы [Number of the erosion form] Длина, м [Length, m] Ширина, м [Width, m] Глубина, м [Depth, m] Расстояние между эрозионными формами, м [Distance between erosional forms, m] 49 36,9 0,37 0,33 7,2 50 39,5 0,15 0,17 5,0 51 38,0 0,66 0,30 6,0 52 41,4 0,23 0,15 3,6 53 39,8 0,32 0,41 11,4 54 38,3 0,60 0,40 6,1 55 38,6 0,37 0,23 3,7 56 39,2 0,29 0,25 7,3 57 38,0 0,43 0,25 4,0 58 7,9 5,90 0,90 15,0 59 41,0 0,34 0,23 3,0 60 41,0 0,62 0,70 10,0 61 40,0 0,24 0,42 8,4 62 40,0 0,27 0,36 6,0 63 40,0 0,20 0,35 15,0 64 44,0 0,50 0,54 6,7 65 40,6 0,27 0,36 11,0 66 6,7 9,10 1,10 15,0 67 42,0 0,37 0,42 4,7 68 41,4 0,29 0,38 4,3 69 35,9 0,32 0,27 2,4 70 38,9 0,64 0,23 9,5 71 21,0 0,52 0,29 14,0 72 12,3 4,00 1,40 5,0 73 23,6 0,47 0,42 19,3 74 23,6 0,32 0,45 2,5 75 32,5 0,22 0,19 10,2 76 32,5 1,30 1,20 2,5 77 19,0 0,29 0,18 44,2 78 14,9 0,32 0,17 11,4 79 35,1 0,13 0,29 17,3 80 74,1 0,34 0,30 3,0 81 72,8 0,27 0,12 7,4 82 13,0 0,80 0,46 9,5 83 7,5 0,17 0,24 3,4 84 8,2 0,47 0,47 7,2 85 9,5 0,51 0,47 18,5 86 9,0 0,49 0,44 1,9 87 12,5 0,75 0,32 6,6 88 8,8 0,21 0,23 8,8 89 10,8 0,13 0,25 3,2 90 71,9 0,19 0,10 7,2 91 61,5 0,32 0,13 14,0 92 64,0 0,17 0,07 15,8 93 41,8 0,18 0,06 27,8 94 23,3 0,20 0,07 10,2 95 39,7 0,25 0,11 7,4 96 33,9 0,33 0,20 11,7 97 17,4 0,35 0,14 5,0 98 51,3 0,22 0,15 2,0 Таблица 2 Проективное покрытие растительного покрова на территории рекультивированного полигона [Table 2. Projective cover of vegetation on the territory of a reclaimed landfill] Номер пробной площадки [Number of the test area] Проективное покрытие растительного покрова на учетных площадках, согласно методике В.С. Николаевского, % [9] [Projective vegetation cover on the accounting sites, according to the method of V.S. Nikolaevsky, % [9]] Учетные площадки [Accounting sites] 1 15 27 25 2 32 30 40 3 47 70 75 4 32 35 40 5 30 45 37 6 40 50 55 7 94 67 80 8 10 15 5 9 21 17 20 10 38 48 49 11 34 25 70 12 57 90 76 В пределах каждой скважины проведено описание растительного покрова на учетной площадке размером 1×1 м. На каждой учетной площадке определялся видовой состав. Определение проводилось как по живым экземплярам (в большинстве случаев), так и по собранным (для растений, не имеющих первый статус) определителям. Проективное покрытие оценивалось в процентах. Кроме того, для каждого вида растений определялся биоморфный состав и принадлежность к эколого-ценотической группе [14]. Всего описано шесть учетных площадок. Бланки геоботанических описаний представлены в табл. 3-8. На исследуемых площадках доминируют луговые и рудеральные эколого-ценотические группы. Нужно отметить, что на полигоне произрастает интродуцированное растение - клен ясенелистный (американский) (Acer negundo), то есть растение, переселенное в местность, где оно раньше не существовало. Данное растение отмечено на двух учетных площадках - скважины 1 и 2, проективное покрытие 2 и 5 соответственно. Это обстоятельство может быть причиной инвазии агрессивного интродуцента в природную экосистему. Таблица 3 Описание скважины 1 [Table 3. Description of well 1] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Клен американский (Acer negundo) ру мн 2 Лебеда стреловидная (Atriplex sagittata) ру ма 2 Мятлик луговой (Poa praténsis) лу мн 60 Фиалка трехцветная (Víola trícolor) ру ма 6 Клевер гибридный (Trifólium hybrídum) ру мн 15 Условные обозначения: лу - луговые; ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: лу - meadow; ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. Таблица 4 Описание скважины 2 [Table 4. Description of well 2] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Пырей ползучий (Elymus repens) ру мн 50 Клен американский (Acer negundo) ру мн 5 Лебеда стреловидная (Atriplex sagittata) ру ма 14 Фиалка трехцветная (Víola trícolor) ру ма 4 Одуванчик лекарственный (Taráxacum officinále) ру мн 20 Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium) ру мн 7 Условные обозначения: ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. Таблица 5 Описание скважины 3 [Table 5. Description of well 3] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Лебеда стреловидная (Atriplex sagittata) ру ма 2 Мятлик луговой (Poa praténsis) лу мн 83 Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis) ру мн 10 Клевер пашенный (Trifolium arvense) ру ма 5 Условные обозначения: лу - луговые; ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: лу - meadow; ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. Таблица 6 Описание скважины 5 [Table 6. Description of well 5] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Лебеда стреловидная (Atriplex sagittata) ру ма 7 Одуванчик лекарственный (Taráxacum officinále) ру мн 10 Ромашка лекарственная (Matricaria chamomilla) ру ма 30 Люцерна посевная (Medicágo satíva) ру мн 23 Бескильница расставленная (Puccinellia distans) ру мн 30 Условные обозначения: ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. Таблица 7 Описание скважины 6 [Table 7. Description of well 6] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Полынь обыкновенная (Artemísia vulgáris) ру мн 15 Ромашка лекарственная (Matricaria chamomilla) ру ма 20 Пырей ползучий (Elymus repens) ру мн 25 Пикульник обыкновенный (медовик) (Galeopsis tetrahi) ру ма 4 Люцерна посевная (Medicágo satíva) ру мн 13 Клевер луговой (Trifolium praténse) ру ма 7 Горец птичий (Polýgonum aviculáre) ру ма 10 Вероника дубравная (Veronica chamaedrys) ру мн 6 Условные обозначения: ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. Таблица 8 Описание скважины 11 [Table 8. Description of well 11] Название растения [The name of the plant] Эколого-ценотическая группа [Ecological-coenotic group] Биоморфный состав [Biomorphic composition] Проективное покрытие, % [Projective cover, %] Мятлик луговой (Poa praténsis) лу ма 30 Полынь обыкновенная (Artemísia vulgáris ру мн 5 Люцерна посевная (Medicágo satíva) ру мн 30 Клевер гибридный (Trifólium hybrídum) ру мн 20 Щавель малый (Rúmex acetosélla) ру ма 5 Ежа сборная (Dáctylis glomeráta) ру мн 10 Условные обозначения: лу - луговые; ру - рудеральные; мн - многолетники; ма - малолетники. Legend: лу - meadow; ру - ruderal; мн - perennials; ма - juvenile. По результатам химического анализа почвенных образцов и укосов фитомассы на содержание в них тяжелых металлов (медь, никель, мышьяк, кобальт, ртуть) случаев превышения ПДК не обнаружено. Об этом свидетельствуют данные протоколов испытаний аккредитованной лаборатории АО Агрохимцентр «Удмуртский». Заключение На основании проведенного мониторинга можно сделать вывод, что на откосах тела рекультивированного полигона ТБО по Сарапульскому тракту отмечены эрозионные формы в количестве 98 штук, что составляет 1 % от всей площади полигона. Анализ состава эколого-ценотических групп и биоморфного состава, сформированного на полигоне растительного покрова, показал, что растительность представлена естественно сформированным растительным покровом: в основном луговыми и сорно-рудеральными видами растений, служащими индикаторами повышенной антропогенной нагрузки исследуемой территории полигона. В целом обогащение флоры данного полигона ТКО по Сарапульскому тракту происходит благодаря процессам апофитизации, представляющим интерес в эколого-ботанических исследованиях и требующим более тщательного изучения в данном направлении.

×

About the authors

Svetlana A. Krasnoperova

Udmurt State University

Author for correspondence.
Email: krasnoperova_sve@mail.ru

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Geology

1 Universitetskaya St, Izhevsk, 426000, Russian Federation

Elena A. Borisova

Udmurt State University

Email: e_borisova75@mail.ru

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Environmental Engineering

1 Universitetskaya St, Izhevsk, 426000, Russian Federation

References

  1. Instruktsiya po proektirovaniyu, ekspluatatsii i rekul'tivatsii poligonov dlya tverdykh bytovykh otkhodov [The instruction for the design, operation and reclamation of landfills for solid waste]. Moscow: Ministry of Construction of the Russian Federation; 1997. (In Russ.)
  2. Doklad ministra D.N. Udalova “Likvidatsiya nakoplennogo ekologicheskogo ushcherba” na Ekologicheskoi konferentsii 4 iyunya 2019 goda [The report of the Minister D.N. Udalov “Elimination of accumulated environmental damage” at the Environmental Conference on June 4, 2019]. Available from: http://www.minprirodaudm.ru/images/eco_ conf_2019/materials/3_1_1_doc.pdf (accessed: 22.02.2020). (In Russ.)
  3. Unanyan KL, Baranov AV, Napolov OB. Assessment of the development of erosion processes at the Bovanenkovskoye NGCM. Gas industry. 2011;(10):84–85 (In Russ.)
  4. Metodicheskie rekomendatsii po vyyavleniyu degradirovannykh i zagryaznennykh zemel' [Guidelines for identifying degraded and polluted lands]: approved by Roskomzem on December 28, 1994, the Ministry of Agriculture and Food of the Russian Federation on January 26, 1995, the Ministry of Natural Resources of the Russian Federation on February 15, 1995. Available from: http://eco.h11.ru/law/doc00240.html (accessed: 22.02.2020). (In Russ.)
  5. GOST 21.302-2013. Sistema proektnoi dokumentatsii dlya stroitel'stva (SPDS). Uslovnye graficheskie oboznacheniya v dokumentatsii po inzhenerno-geologicheskim izyskaniyam [The system of project documentation for construction (SPDS). Conditional graphic designations in the documentation for engineering and geological surveys]. Moscow: Standartinform Publ.; 2015. Available from: http://docs.cntd.ru/document/ 1200108745 (accessed: 22.02.2020). (In Russ.)
  6. Emelyanov IG. Diversity and stability of biosystems. Successes of Modern Biology. 1994;114(3):304–318. (In Russ.)
  7. Metodicheskie rekomendatsii po provedeniyu polevykh i laboratornykh issledovanii pochv i rastenii pri kontrole zagryazneniya okruzhayushchei sredy metallami [Guidelines for conducting field and laboratory studies of soils and plants in the control of environmental pollution by metals]. Mowcow: Gidrometeoizdat Publ.; 1981. (In Russ.)
  8. Nikolaevskii VS. Ekologicheskaya otsenka zagryazneniya sredy i sostoyaniya nazemnykh ekosistem metodami fitoindikatsii [Ecological assessment of environmental pollution and the state of terrestrial ecosystems by phyto-indication methods]. Pushkino: VNIILM Publ.; 2002. (In Russ.)
  9. Grishina LA, Samoilova EM. Uchet biomassy i khimicheskii analiz rastenii [Accounting of biomass and chemical analysis of plants]. Moscow: MGU Publ.; 1971. (In Russ.)
  10. GOST 32343-2013. Korma, kombikorma. Opredelenie soderzhaniya kal'tsiya, medi, zheleza, magniya, margantsa, kaliya, natriya i tsinka metodom atomno-absorbtsionnoi spektrometrii [Feeds, compound feeds. Determination of the contents of calcium, copper, iron, magnesium, manganese, potassium, sodium and zinc by atomic absorption spectrometry method]. Moscow: Standartinform Publ.; 2014. (In Russ.)
  11. MI 2878-2004. Massovaya kontsentratsiya obshchei rtuti v pochve. Metodika vypol-neniya izmerenii atomno-absorbtsionnym metodom [Mass concentration of total mercury in soil. Method of performing measurements by atomic absorption method]. Moscow: FGUP VNIIMS Publ.; 2004. (In Russ.)
  12. GOST 26930-86. Syr'e i produkty pishchevye. Metod opredeleniya mysh'yaka (s izmeneniem № 1) [Materials and food products. Method for determining arsenic (with change No. 1)]. Moscow: IPK Izdatel'stvo standartov Publ; 2002. (In Russ.)
  13. Korolev VA. Monitoring geologicheskikh, litotekhnicheskikh i ekologo-geologicheskikh system [Monitoring of geological, lithotechnical and ecological-geological systems]. Moscow: KDU Publ.; 2007. (In Russ.)
  14. Rodin LE, Relizov NP, Bazilevich NI. Metodicheskie ukazaniya k izucheniyu dinamiki i biologicheskogo krugovorota v fitotsenozakh [Methodological guidelines for studying the dynamics and biological cycle in phytocenoses]. Leningrad: Nauka Publ.; 1968. (In Russ.)

Copyright (c) 2020 Krasnoperova S.A., Borisova E.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies