Настоящая статья посвящена исследованию методов инструментального контроля полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) и анализу их применимости для мониторинга состояния полигонов и предотвращения экологических рисков. В статье рассматривается комплекс инструментальных методов, используемых для оценки физического состояния полигонов, анализа качества окружающей среды и выявления очагов загрязнения. Показано, что сочетание инструментальных измерений и лабораторного анализа позволяет своевременно выявлять проблемы и разрабатывать меры по их устранению. Также представлена современная методика инструментального обследования полигонов, основанная на использовании беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и специальной аппаратуры для дистанционного мониторинга.

Введение

Твердые коммунальные отходы (ТКО) представляют собой сложную проблему для экологии и общественного здравоохранения. Полигоны ТКО являются основными местами их депонирования и требуют постоянного контроля за своим состоянием. Проблемы возникают из-за потенциального загрязнения окружающей среды фильтратом, газом, содержащим метан и другие вредные вещества, а также из-за возможного разлива отходов за пределы специально обустроенных границ. В этой связи важно организовать эффективный мониторинг полигонов ТКО, позволяющий своевременно выявлять и устранять негативные эффекты.

В статье анализируются методы инструментального контроля полигонов, которые включают как традиционные методы лабораторного анализа, так и новые технологии дистанционного мониторинга с использованием беспилотных летательных аппаратов и специальных сенсоров.

Основная часть

1. Инструменты и методы мониторинга полигонов ТКО

Для оценки состояния полигонов ТКО применяют разнообразные методы инструментального контроля, которые условно можно разделить на две категории: традиционные и инновационные.

• Традиционные методы:
  • Отбор проб и лабораторный анализ: Используется для определения состава фильтрата, содержания тяжелых металлов, органических веществ и других загрязнителей в окружающей среде. Лаборатория определяет уровень загрязнения почвы, воды и воздуха, проверяя соответствующие показатели.
  • Термография и инфракрасная съемка: Проводится с целью выявления горячих зон, которые могут свидетельствовать о самовозгорании отходов или наличии активного разложения.
  • Механические замеры плотности и структуры отходов: Выполняются для оценки уровня уплотнения и структурных изменений, происходящих в теле полигона.
• Инновационные методы:
  • Дистанционное зондирование с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА): Осуществляется мониторинг полигонов с помощью мультироторных БПЛА, оснащенных камерами высокого разрешения и специальными сенсорами. Эти аппараты позволяют производить аэрофотосъемку, тепловизионную съемку и получать точные данные о состоянии полигона.
  • Использование сенсорных комплексов на транспортных средствах: Специальные транспортные средства оснащены оборудованием для дистанционного контроля за состоянием полигона, включая газоанализаторы, камеры и навигационные системы. Эти устройства позволяют собирать данные о загрязнении окружающей среды и мониторинге газообразных выбросов.

Инновационные методы инструментального контроля позволяют ускорить и повысить точность мониторинга полигонов, что особенно важно в случаях экстренных ситуаций или быстрого изменения состояния полигона.

2. Особенности инструментального контроля полигонов ТКО

Главной особенностью инструментального контроля полигонов ТКО является необходимость одновременного учета различных типов данных, включая географические координаты, состав выбрасываемых газов, физическую структуру полигона и изменения в окружающей среде. Особенно важны следующие моменты:

• Синхронизация данных: Необходима связь между разными инструментами мониторинга, чтобы сформировать целостную картину состояния полигона.
• Интерактивные карты: Карты эмиссии биогаза и других загрязняющих веществ формируются на основе обработанных данных инструментального контроля.
• Совместимость оборудования: Требуется совместимость между различными устройствами мониторинга, чтобы исключить дублирование данных и обеспечить надежную передачу информации.

Отдельно выделяется метод инструментального контроля с использованием мобильного комплекса на базе беспилотных летательных аппаратов, оснащенных системой обнаружения утечек биогаза и тепловизором. Данный метод показал высокую эффективность при обследовании полигонов благодаря своей мобильности и точности.

3. Результаты и анализ инструментального контроля полигонов ТКО

Инструментальный контроль полигонов ТКО выявляет важные закономерности и факты, которые влияют на экологическую безопасность и эксплуатационные свойства полигонов. Одним из важнейших открытий является тот факт, что выделение биогаза из полигонов неравномерно и зависит от ряда факторов, включая структуру отходов, климатические условия и фазу созревания полигона. Инструментальный контроль позволяет выявлять зоны с наибольшей концентрацией биогаза и планировать мероприятия по дегазации и нормализации экологического состояния полигона.

Процедура обследования полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО)

Обследование полигонов ТКО представляет собой комплексную процедуру, состоящую из нескольких взаимосвязанных этапов, каждый из которых направлен на оценку текущего состояния полигона и выработку рекомендаций по его дальнейшему использованию или рекультивации. Процедура включает следующие шаги:

1. Подготовительный этап
   • Сбор и анализ проектной документации полигона, включая паспорт полигона, схему планировки территории, разрешение на ввод в эксплуатацию и другие сопутствующие документы.
   • Оценка экологических и санитарных норм, предъявленных к данному типу объектов.
   • Разработка программы обследования, включающую выбор методов и оборудования для проведения процедур.
2. Инструментальное обследование
   • Проведение визуального осмотра полигона с использованием цифровых камер и панорамных фотографий для фиксации состояния поверхности и инфраструктуры.
   • Использование георадаров и геофизических методов для определения глубины залегания слоев отходов и выявления пустот.
   • Бурение скважин и отбор проб почвы, воды и воздуха для лабораторных исследований.
   • Фотограмметрическая съемка с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для построения трехмерных моделей полигона и оценки объема отходов.
3. Лабораторные исследования
   • Анализ проб почвы, воды и воздуха на содержание загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы, органические соединения и биогазы.
   • Определение уровня деградации отходов и скорости их разложения.
   • Оценка химического состава отходов и фильтрационного раствора.
4. Анализ результатов
   • Интерпретация полученных данных с целью формирования заключения о текущем состоянии полигона.
   • Выявление зон с повышенным уровнем загрязнения и деградации.
   • Подготовка отчета, включающего рекомендации по дальнейшим действиям: ремонт, модернизация или рекультивация полигона.
5. Оформление отчетности
   • Оформление акта обследования полигона с указанием всех выявленных отклонений и нарушений.
   • Предоставление рекомендаций по устранению выявленных проблем и улучшению экологической безопасности полигона.
   • Внесение сведений о состоянии полигона в государственные базы данных и специализированные реестры.

Инвентаризация полигонов ТКО

Инвентаризация полигонов ТКО также входит в процедуру обследования и проводится каждые три года. Основные цели инвентаризации:

• Установление остаточной вместимости полигона и процента его заполненности.
• Документальное оформление статуса полигона для включения в государственные реестры.
• Планирование инвестиционной деятельности в области обращения с отходами.

В ходе инвентаризации обязательно проводятся:

• Видеосъемка полигона с использованием беспилотных авиационных систем (БАС).
• Панорамная фотосъемка полигона в формате 360 градусов.
• Анализ полученных данных для выявления возможных проблем и формулировки рекомендаций по улучшению состояния полигона.

Процедура обследования полигонов ТКО является основой для принятия решений о дальнейшем использовании полигона, его ремонте или рекультивации. Благодаря сочетанию инструментальных методов и лабораторного анализа удается получить точную и объективную картину состояния полигона, что позволяет эффективно управлять отходами и сохранять экологическую безопасность.

Примеры кейсов по полигонам твердых коммунальных отходов (ТКО):

Кейc 1: Опыт рекультивации свалки в Челябинске

Город Челябинск долгие годы сталкивался с проблемой крупной городской свалки, открытой ещё в середине XX века. За десятилетия эксплуатации свалка достигла колоссальных размеров — объемом около 17,5 млн кубометров отходов, высотой порядка 45 метров. Современная рекультивация началась в рамках федеральной программы «Чистая страна» и включала:

• Укладку многослойного защитного экрана для изоляции свалочного тела.
• Строительство системы сбора и очистки фильтрата.
• Установка системы дегазации и утилизации свалочного газа.
• Посадка зеленых насаждений и восстановление экосистемы.

Сегодня бывшая свалка превращается в полноценную городскую зону отдыха, заметно улучшая экологическую обстановку в регионе.

Кейc 2: Ситуация с полигоном в Нижневартовске

Территория полигона ТКО в Нижневартовске расположена в промышленной зоне, насыщенной нефтегазодобывающей деятельностью. Полигон занимает внушительную площадь и создает дополнительную экологическую нагрузку на регион. Одной из главных проблем является расположение полигона вне нормативных расстояний от жилых зон, что нарушает санитарные нормы и угрожает здоровью населения.

Решение проблемы включает:

• Совершенствование системы контроля и мониторинга за состоянием полигона.
• Минимизацию выбросов загрязняющих веществ и утилизацию свалочного газа.
• Внедрение прогрессивных технологий для повторного использования отходов.

Кейc 3: Современные технологии рекультивации в Хабаровске

Один из крупнейших полигонов ТКО Хабаровского края прошел процесс преобразования, включающий:

• Утилизацию свалочного газа с преобразованием его в электроэнергию.
• Рекультивацию верхней части полигона с созданием ландшафтного дизайна и парковых зон.
• Активное привлечение инвесторов для внедрения технологий по переработке отходов.

Сегодня полигон превратили в пример успешного перехода от традиционной утилизации к новым экологичным подходам.

Кейc 4: Свалка “Красный бор” в Петербурге

Красноборский полигон долгое время считался опасным объектом из-за высокой концентрации токсичных отходов. Долгосрочная стратегия рекультивации включала:

• Изоляцию опасных участков полигона от окружающей среды.
• Переоборудование и расширение мощностей по переработке и обезвреживанию отходов.
• Постепенное закрытие полигона с переводом на новый объект, соответствующий международным стандартам.

Кейc 5: Восстановление экосистемы полигона в Красноярске

Крупнейший полигон Красноярского края в течение десятилетий оказывал серьезное воздействие на окружающую среду. Решением проблемы стали:

• Создание многослойной системы защиты от попадания фильтрата в грунтовые воды.
• Широкомасштабная рекультивация, включавшая посадки древесных пород и восстановление естественных экосистем.
• Применение новых технологий по переработке и уничтожению токсичных отходов.

Сегодня территория полигона перешла в категорию особо охраняемой природной зоны, сохраняя природный баланс и привлекая туристов.

Данные кейсы демонстрируют разнообразие подходов к решению проблем полигонов ТКО, что подчеркивает важность комплексного планирования и участия государства в обеспечении экологической безопасности и устойчивого развития.

Заключение

Инструментальный контроль полигонов ТКО является необходимым элементом системы экологического мониторинга и оперативного реагирования на экологические угрозы. Современные методы инструментального контроля, включая использование беспилотных летательных аппаратов и специального оборудования, позволяют значительно повысить эффективность мониторинга и сократить временные и материальные затраты на обследование полигонов. Дальнейшие исследования должны сосредоточиться на разработке унифицированных протоколов инструментального контроля и расширении спектра используемых технологий для точного определения состояний полигонов и прогнозирования их развития.

Библиографические ссылки​‍:

1. Патент RU2743281C2: Способ обследования полигонов твердых бытовых и промышленных отходов // Google Patents.
2. Ахметзянова Л.Г., Усманов Б.М., Курицин И.Н.: Применение дистанционного метода контроля, основанного на использовании данных БПЛА, для оценки остаточной емкости полигона // CyberLeninka.
3. Николай Фалалеев: «Туман» с метаном или еще раз о технологическом нормировании полигонов ТКО // Profiz.ru.
4. Твердые бытовые отходы — Рувики: Интернет-энциклопедия.
5. Полигон для твердых бытовых отходов — Рувики: Интернет-энциклопедия.