Экологическая и пожарная опасность полигона твердых бытовых отходов на территории Сорокинского района Тюменской области

22 ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 5. ГЕОГРАФИЯ. 2018. № 5

УДК 5-502/504

Л.А. Казанцева1, А.Е. Сиппель2

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ

БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ТЕРРИТОРИИ СОРОКИНСКОГО РАЙОНА

ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Выявлена проблема в области обращения с ТБО на территории Сорокинского района; на осно- ве расчетных данных установлена пожарная опасность ТБО на полигоне; рассчитано количество выделяемого при пожаре свалочного газа и процентное содержание токсичных элементов; предло- жен проект по утилизации ТБО.

Ключевые слова: экология, полигон, утилизация, пожар.

Введение. Жизнедеятельность человека связа-                    На территории преимущественно развито сель-
на с появлением огромного количества разнообраз-               ское хозяйство, что обусловлено удаленностью от
ных отходов, которые необходимо утилизировать. В               железнодорожного, авиа и речного транспорта.
настоящее время вопрос образования отходов, об-                     Специализация района определяет состав выб-
ращения с ними и оценка их пожарной опасности                  росов, наибольшее количество которых приходится
является актуальным, особенно на селитебных сель-              на твердые отходы.
ских территориях [Казанцева, 2015].                                 Результаты исследования и их обсуждение. В
Проблемы пожаров, пожарной опасности и спо-               настоящее время одним из основных методов са-
собов борьбы с ними подняты во многих отече-                   нитарной очистки городов и населенных пунктов от
ственных и зарубежных публикациях, но при этом                 ТБО является их депонирование на полигонах и
не оценивается риск их возникновения на сельской               свалках. Только официальными площадками для
местности [Пепеляева, 2017]. В пятидесятых годах               хранения и утилизации отходов занято около 10 га
XX века вклад в исследование этого вопроса вне-                (15 футбольных полей), а по подсчетам департамен-
сли С.Н. Минаев, В.М. Гаврилей, В.Л. Семиков,                  та природопользования Тюменской области, эта циф-
Р.Г. Панова, Е.А. Мешалкин, А.Г. Фирсова.                      ра в 4 раза больше [Состояние окружающей сре-
Анализ литературных источников позволяет                  ды …, 2015].
сделать вывод, что в настоящее время в мире нет                     На территории Сорокинского района находится
единого метода оценки пожарного риска, который                 26 площадок для хранения мусора и один полигон,
бы учитывался всеми нормативно-правовыми ак-                   но этого количества недостаточно.
тами и регламентировал нормы пожаробезопаснос-                      Для свалок характерно накопление органичес-
ти.                                                            кого горючего вещества, что приводит к риску воз-
Материалы и методы. Для оценки ситуации                   никновения пожаров (рис.).
обращения с твердыми бытовыми отходами на тер-                      Процесс горения происходит при накоплении
ритории Сорокинского района Тюменской области                  избыточного количества кислорода в мусоре. Если
рассмотрены законодательные и нормативные акты                 воздухообмен в толще полигона недостаточен, то
Российской Федерации, постановления и распоряже-               происходит процесс самовозгорания. Свалочный газ,
ния администрации района, материалы производ-                  выделяющийся во время функционирования полиго-
ственных и преддипломной практик.                              на, также может служить причиной пожара. Основ-
Примененные методы анализа (сравнения, ста-               ными газами в составе свалочного биогаза явля-
тистический) позволили оценить следующие пока-                 ются диоксид углерода и метан, которые взрывоо-
затели: частоту возгорания ТБО, количество выде-               пасны, и при избыточном скоплении могут привести
ляемого свалочного газа, степень опасности выде-               к самовозгоранию [Алешина, 2014].
ления токсичных элементов при пожаре на изученной                   Биогаз, образующийся в результате деятельно-
территории.                                                    сти анаэробных бактерий, представляет собой го-
Бытовые отходы содержат горючие компонен-                 рючую смесь, состоящую из 50–70% метана (СН4),
ты, в последнее время наблюдается рост числа по-               около 30% занимает углекислый газ (СО2), осталь-
жаров мусора, что усугубляет и без того неблагоп-              ную долю – сероводород (Н2S), аммиак (NH3), во-
риятную экологическую обстановку.                              дород (H2) и оксид углерода (CO).
Сорокинский район является одной из муници-                    Процесс распада органической составляющей
пальных единиц Тюменской области, общая площадь                полигона подразделяется на 5 фаз: аэробного раз-
которой составляет 2,7 тыс. км2 .                              ложения; кислого брожения; анаэробного разложе-
Тюменский индустриальный университет, инженерно-экономический институт, кафедра техносферная безопасность, канд.
геол.-минерал. н., доцент; e-mail: kazantsevala@tyuiu.ru
Тюменский индустриальный университет, инженерно-экономический институт, кафедра техносферная безопасность, магистр;
e-mail: pepelyaeva.ae@mail.ru
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 5. ГЕОГРАФИЯ. 2018. № 5

ния с непостоянным выделением метана;

анаэробного разложения с максимальным выделением метана; затухания анаэробных процессов.

Первая и вторая фазы протекают в течение первого месяца депонирования

ТБО, в то время как длительность третьей фазы, в зависимости от количества отхо- дов и условий окружающей среды, может доходить до 800 дней; четвертой фазы – от

10 лет. На этапе четвертого периода об- разуется максимальное количество биога- за – около 80% от общего количества [Вен- цюлис, 2007].

Полигон на территории с. Сорокино Статистика пожаров на территории Сорокинского района с 2010 по 2016 гг.

основан в 2005 г., следовательно, он нахо- Number of fires within the territory of the Sorokinsky raion during 2010–2016 дится на четвертой фазе своего функцио- нирования, что позволяет рассчитать ко- личество образованного биогаза [Рябов, 2011]. всегда есть вредные или токсические соединения.

Для расчета метанового брожения и выхода Известно, что у населения, проживающего вблизи биогаза использована формула: свалок, повышен риск некоторых заболеваний, в частности, онкологических. Биогаз способен само-

Qw = 10 – 6R (100 – W) (0,92Ж + 0,62У + 0,34Б). воспламеняться, а поджоги только увеличивают

Определим весовое содержание компонентов в частоту пожаров. Хотя состав продуктов горения биогазе. Обычно средняя плотность биогаза имеет мусора практически не исследован, можно полагать, пределы 0,94–0,97 кг/м 3 плотности воздуха, что что эти выбросы более опасны, чем выбросы му- меньше плотности воздуха (1,2928 кг/м3). соросжигательных установок (МСУ), состав кото-

Процентное содержание компонентов в биога- рых хорошо изучен, и более опасны, чем выбросы зе (Свес i , %) определено по формуле: биогаза. При горении бумаги, ПВХ и других мате- риалов, присутствующих в мусоре, образуются ди-

 4

Ci оксины; при горении «городского» мусора: листьев,

Свес i  10 , сучьев, веток концентрация Zn, Cd в почвах увеличи-

 бг вается до 79 мг/кг при фоновом уровне 30–50 мг/кг.

Максимально разовый выброс с полигонов со- Концентрация некоторых продуктов горения ставляет: (СО2, СО, SO2, NO2, H2S) определена эксперимен-

С вк i Р уд тально при сжигании ТБО на свалках в лаборатор-

Pуд..г  (кг/т отходов в год дотходов в год). ных условиях и расчетным путем, а затем сопос-

100 тавлена с таковой выбросов МСУ.

Примерный состав биогаза, который образует- Проведен расчет максимальной приземной кон- ся на полигоне, класс опасности и предельнодопус- центрации веществ в атмосфере для полигона ТБО тимые концентрации приведены в табл. 1. и несанкционированных свалок, которые расположе-

Скорость выделения биогаза зависит от соста- ны хаотично, в непосредственной близости от насе- ва отходов, времени и условий хранения, но в нем ленных пунктов или мест отдыха людей (табл. 2).

Таблица 1
Примерный состав биогаза, образующегося на полигоне ТБО, и результаты расчетов
Выброс вещества
Код      Наименование вещества      Класс опасности        ПДК мг/м3
г/с            т/год
301    Азота диоксид                       3                 0,2             0,017           0,637
303    Аммиак                              4                 0,2              0,04             1,481
330    Ангидрит сернистый                  3                 0,5             0,007             0,259
333    Сероводород                         2                0,008            0,002             0,096
337    Углерода оксид                      4                  5              0,021             0,077
410    Метан                               4                  5              4,272            174,89
616    Ксилол                              3                 0,2             0,002             1,542
621    Толуол                              3                 0,6             0,058             2,146
627    Этилюбензол                         2                0,035            0,007             0,261
325    Формальдегид                        3                 0,02            0,007             0,259
24                     ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 5. ГЕОГРАФИЯ. 2018. № 5

Таблица 2
ПДК веществ на полигоне при обычном функционировании и при пожаре
При обычном функционировании
Компонент          ПДК, мг/м3       При горении, мг/ м3
г/с               т/г
NO2                 0, 2                 1,50                 0,017             0,637
SO2                0,008                0,39                 0,002             0,096
СО                  5                   7,69                 0,021             0,077

При горении ТБО предельно допустимые кон-          ности (находится ли место около аэропорта, близость
центрации веществ будут превышены в несколько           территории полигона к жилой и прочим застройкам);
десятков раз.                                           возможность восстановления, реконструкции и рас-
В настоящее время большой проблемой явля-          ширения полигона.
ется отсутствие легальной сортировки мусора, а              Под транспортным аспектом понимается бес-
также выбрасывания на свалки отходов, которые           препятственный доступ автомобилей для подъезда
могут быть переработаны. В Тюменской области            к месту складирования. Полигон должен находить-
стартует проект по утилизации мусора, строятся 4        ся на равноудаленном расстоянии от населенных
мусороперерабатывающих завода: в Тюмени, Ялу-           пунктов для минимизации затрат на бензин.
торовске, Тобольске и Ишиме. Уже сейчас прокла-             Геолого-морфологические характеристики ме-
дываются логистические маршруты.                        стности обязательно должны учитываться при про-
Сегодня утилизация мусора выглядит следую-         ектировании полигона. Недопустима близость к ес-
щим образом: граждане сельского поселения скла-         тественным водным источникам и к источникам
дируют весь мусор на своей дворовой территории,         водоснабжения населенных пунктов, так как это
а через некоторое время вывозят его на ближай-          приводит к эвтрофикации водоема.
шую свалку, а порой и просто на ближайшую поля-             Очень важен характер грунтов и уровень зале-
ну. Иногда свалки находятся на небольшом рассто-        гания грунтовых вод. Близкое залегание грунтовых
янии от населенного пункта, а от некоторых насе-        вод на территории полигона подвергает воды на-
ленных пунктов до полигона депонирования отходов        сыщению органическими соединениями, что в свою
расстояние составляет до 20 км.                         очередь может повлечь за собой вспышки инфек-
В продолжение экологической политики Тюмен-        ционных заболеваний. Лучшими для основания по-
ской области для утилизации ТБО был выбран ме-          лигона являются суглинистый и глинистый состав
тод складирования их на полигоне, как наиболее эко-     почв.
номически выгодный способ для переработки не-               Учитываются и другие природные особеннос-
большого объема отходов. Проводится раздельный          ти выбранного для депонирования ТБО места: до-
сбор ТБО со всего Сорокинского района и перево-         минирующие ветры, количество осадков, темпера-
зится на хранение на полигон, который будет разде-      турный интервал, глубина промерзания грунта.
лен на 4 площадки. Имея данные о количестве по-             На территории района предлагается внедрить
лучаемых отходов, необходимо будет рассчитать           проект по обустройству на действующем полигоне
вместимость полигона, а также экономические зат-        мусоросортировочного цеха. Внедрение данного
раты на перевоз мусора на ближайший мусоропере-         проекта позволит избавиться от многочисленных
рабатывающий завод. В данном случае, это завод          мусорных свалок, поможет поддерживать населен-
около города Ишима. Объем переработанных отхо-          ные пункты Сорокинского района в чистоте, орга-
дов составляет 25 тыс. т/год. По расчетам, на пе-       низация мусороперерабатывающего цеха позволит
реработку будет отправляться до 80% отходов.            вторично использовать отходы ТБО и не складиро-
Складирование мусора на свалках несет за со-       вать их на полигонах.
бой большую опасность: отходы разлагаются,                  На первом этапе реализации проекта на конкур-
вследствие чего в атмосферу выделяется свалоч-          сной основе отбирается частный оператор, который
ный газ, который приводит к развитию множества          будет организовывать утилизацию ТБО. Затем опе-
заболеваний и, нередко, к самовоспламенению. Что-       ратор проводит комплексное переустройство мусо-
бы исключить эти последствия необходим полигон,         росборочных пунктов; закупает оборудование для
который должен иметь ряд защитных сооружений,           осуществления раздельного сбора отходов (маку-
а также тщательное проектирование на этапе со-          латуры, полимеров, металла); проводит организацию
оружения.                                               сортировки отходов в соответствии с их групповой
Оценка возможности организации полигона для        принадлежностью на полигоне. Далее часть отходов
депонирования ТБО включает в себя следующие             захороняется на полигоне, часть вывозится на бли-
аспекты: транспортные; геолого-геоморфологичес-         жайший мусороперерабатывающий завод (г. Ишим)
кие; эстетические (защищенность территории, кон-        для вторичной переработки.
сервацию землепользования, пригодность для сель-            Достаточно проблемным является уничтоже-
скохозяйственной деятельности); вопросы безопас-        ние пищевых отходов, так как именно этот вид ути-
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 5. ГЕОГРАФИЯ. 2018. № 5

лизации не предусмотрен в проекте мусороперераба-                                            Таблица 3
тывающего завода в Ишиме. Поэтому предлагается                  Состав выбрасываемых ТБО в год
технология изготовления домашнего компостирования.                     от одного человека
Данная технология является идеальным реше-                          Процентное      Количество,
нием в селе, где в каждом жилом доме есть садо-          Компонент       содержание         кг/год
во-огородный участок, жители не откажутся от по-                        (по массе), %    на человека
чти бесплатного источника удобрений. Преимуще- Бумага, картон 38
ством является уменьшение объема конечного Пищевые отходы 34
продукта и его разложение за счет биологических Древесина 3
процессов. Недостатком является то, что в случае Стекло 4
неосторожности в компост могут попасть стекло, Пластмасса 8
Металл 3
камни, кусочки кожаных изделий, которые не рас-
Прочее 10
щепляются бактериями. Итого: 100
Для применения компостирования необходимо
минимальное количество вложений. Устанавливает-
ся емкость для складирования пищевых отходов,
которая должна закрываться крышкой для того, что-        Такой подход позволит занимать меньшую пло-
бы в емкость не попадали грызуны. Крышка не дол-     щадь на полигоне и сэкономить как на транспорт-
жна препятстовать циркуляции воздуха. Для лучшей     ных расходах, так и на обслуживании полигона.
циркуляции воздуха на дно компостера засыпается          Выводы:
слой измельченной древесины мощностью 5–10 см.           – выявлена проблема хранения и переработки
Поверх щепок засыпается слой почвы, в котором        твердых бытовых отходов на территории Сорокин-
будут размножаться микроорганизмы.                   ского района Тюменской области;
Компостер может быть сделан из дерева, пе-          – на территории района официально зарегист-
нопласта, сетки или даже из старого холодильника     рировано только одно мусорохранилище и один ско-
при условии отсутствия в нем мотора и хладагента.    томогильник. Этого недостаточно для такого боль-
Без разрешения соседей компостер должен распо-       шого района;
лагаться на расстоянии 15 м от соседнего участка,        – полигон ТБО построен в середине 90-х годов
а в случае согласия – на расстоянии 5 м. Если пла-   XX века, поэтому многим современным правилам
нируется пользоваться компостером в холодное вре-    и нормам он не соответсвует. В теле полигона ак-
мя года, то следует учитывать, что компостная        тивно выделяется свалочный биогаз, неконтроли-
фракция под влиянием отрицательных температур        руемая эмиссия которого приводит к возникнове-
увеличивается в объеме. Однако от этого компост      нию пожара и увеличению риска взрывов. Именно
не портится и весной оттаивает без потери органи-    поэтому здесь ежегодно фиксируется самовозго-
ческих веществ. Компостная масса созревает в         рание мусора;
течение 3–6 месяцев. Перегнивший компост имеет           – по результатам расчетов, в продуктах сгора-
вид обычной земли черного цвета и с характерным      ния отходов токсичных веществ в сотни раз боль-
земельным запахом. Его можно применять для под-      ше, чем при обычной эксплуатации полигона ТБО;
кормки кустарников и растений; на компосте хоро-         – благодаря проекту по совершенствованию
шо произрастают кабачковые культуры.                 методов переработки и уничтожения ТБО, 65% от-
Проект является достаточно перспективным,       ходов будут подлежать вторичной переработке;
ведь тема утилизации отходов в нашем современ-           – построены оптимальные логистические мар-
ном мире становится как никогда острой. Для учас-    шруты с учетом обьема образования отходов, раз-
тия в нем привлекаются как местные власти, так и     работана схема транспортировки и утилизации му-
частные подрядчики.                                  сорных отходов на мусоросортирующем заводе в
Известно, что в среднем на одного жителя Со-    г. Ишиме;
рокинского района приходится около 350 кг ТБО в          – данный проект требует определенных вложе-
год (табл. 3).                                       ний, но он необходим для сохранения стабильной
Отходы будут транспортироваться на мусоро-      экологической обстановки на территории Сорокинс-
сортировочный завод в г. Ишим. Отходы, непригод-     кого района, а также может быть использован для
ные для вторичной переработки, будут спрессова-      внедрения на территории других муниципальных
ны и утилизированы на полигоне.                      районов.
26                            ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 5. ГЕОГРАФИЯ. 2018. № 5

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алешина Т.А. Причины возгораний на свалках ТБО // Вестн.                  Рябов Ю.В. Разработка универсальной методики расчета
МГСУ. 2014. № 1. С. 119–124.                                             экологического риска возникновения пожара на несанкциони-
Венцюлис Л.С., Скорик Ю.И., Флоринская Т.М. Система                 рованных свалках. СПб.: Санкт-Петербургский научно-иссле-
обращения с отходами: принципы организации и оценочные                   довательский центр экологической безопасности РАН, 2011.
критерии. СПб: ПИЯФ РАН, 2007. 207 с.                                    166 с.
Казанцева Л.А., Воробьева С.В., Пепеляева А.Е. Влияние                    Сводная статистика пожаров в Российской Федерации //
природных и социальных факторов на качество жизни населе-                Электронная энциклопедия пожарной безопасности, 2017 URL:
ния (на примере Сорокинского района) // Естественные и техни-            http://wiki-fire.org/ Сводная статистка пожаров в Российской
ческие науки. 2015. № 12(90). С. 96-99.                                  Федерации (дата обращения 04.05.2017).
Пепеляева А.Е. Источники и причины пожарной опаснос-                      Состояние окружающей среды Тюменской области в 1
ти твердых бытовых отходов // Мат-лы международной и науч-               квартале 2015 года. Департамент экологии и недропользова-
но-практической конференции «Научная и производственная                  ния Тюменской области, 2015 URL:https://admtyumen.ru/ogv_ru/
деятельность – средство формирования среды обитания чело-                about/ecology/eco_monitoring/more.htm?id=11292032cms Article
вечества». Тюмень: ТИУ, 2017. С. 243–245.
Поступила в редакцию 14.07.2017
Принята к публикации 21.05.2018

L.A. Kazantseva1, A.E. Sippel2

ENVIRONMENTAL AND FIRE DANGER OF A SOLID WASTE LANDFILL WITHIN

THE TERRITORY OF THE SOROKINSKY RAION

(THE TYUMEN OBLAST)

The paper identifies the problem of solid waste management within the territory of the Sorokinsky raion; basing on the calculated data the fire hazard of solid waste at the landfill site is evaluated; the amount of landfill gas and the percentage content of toxic elements released during fire are calculated; a project on solid waste disposal is suggested.

Keywords: ecology, landfill, disposal, fire.

REFERENCES

Alyoshina T.A. Prichiny vozgoraniy na svalkah TBO [Causes          for calculating the environmental risk of fire within unauthorized
of fires at landfills] // Vestnik MGSU. 2014. № 1. P. 119–124 (in        landfills]. SPb.: St. Petersburg research center of ecological safety
Russian).                                                                of RAS, 2011. 166 p. (in Russian).
Kazantseva L.A., Vorobyova S.V., Pepelyaeva A.E. Vliyanie                Svodnaya statistika pozharov v Rossiyskoy Federacii
prirodnyh i socialnyh faktorov na kachestvo zhizni naseleniya (na        [Summary statistics of fires in the Russian Federation] // Electronic
primere Sorokinskogo raiona) [The impact of natural and social           encyclopedia of fire safety, 2017 URL: http://wiki-fire.org/Свод-
factors on the quality of life of the population (case study of the      ная статистика пожаров в Российской Федерации (Accessed on
Sorokinsky district) // Estestvennye i technicheskie nauki. 2015.        5/4/2017) (in Russian).
№ 12(90). P. 96–99 (in Russian).                                               Sostoyanie okruzhayuschey sredy v Tyumenskoy oblasti v
Pepelyaeva A.E. Istochniki i prichiny pozharnoy opasnosti          pervom kvartale 2015 goda [The state of the environment of the
tverdyh bytovyh othodov [Sources and causes of fire hazard of            Tyumen oblast in the 1st quarter of 2015]. Departament ekologii i
solid waste] // Materials of the international and scientific and        nedropolzovzniya Tyumenskoy oblasti, 2015 URL:https://
practical conference «Scientific and Production Activity – Means         ad m t yu m e n . ru / og v_ ru /a bo u t/ ec olog y/ eco _ m on it or in g/
of Formation of the Habitat of Mankind». Tyumen: TIU, 2017.              more.htm?id=11292032cms Article (in Russian).
P. 243–245 (in Russian).                                                       Ventsyulis L.S., Skorik Yu.I., Florinsky T.M. Sistema
Ryabov Yu.V. Razrabotka universalnoy metodiki rascheta             obrascheniya s othodami: principy organizacii i ocenochnye kriterii
ekologicheskogo riska vozniknoveniya pozhara na                          [Waste management system: principles of organization and
nesankcionirovannyh svalkah [Elaboration of a universal procedure        evaluation criteria]. SPb: PIYAF RAN, 2007. 207 p. (in Russian).
Received 14.07.2017
Accepted 21.05.2018

Tyumen Industrial University, Engineering and Economic Institute, Department of Technosphere Safety, Associate Professor, PhD. in

Geology and Mineralogy; e-mail: kazantsevala@tyuiu.ru

Tyumen Industrial University, Engineering and Economic Institute, Department of Technosphere Safety, master student; e-ma il:

pepelyaeva.ae@mail.ru