Наукова робота. Вплив несанкціонованих сміттєзвалищ на екологічний стан у селищі Горностаївка

Роботу виконав:
Пташенчук Дмитро Олександрович
учень 7-А класу
ліцею № 1 Горностаївської селищної ради
Херсонської області (опорний заклад)

Науковий керівник:
Онишко Тетяна Сергіївна,
вчителька хімії
ліцею № 1 Горностаївської селищної ради
Херсонської області (опорний заклад),
лауреатка IV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу 
„УЧИТЕЛЬ РОКУ–2019” за версією
науково-популярного природничого журналу
„КОЛОСОК” у номінації „Хімія”

ВСТУП

Актуальність. Проблеми накопичення та утилізації твердих побутових відходів виникають і потребують свого вирішення в кожній цивілізованій країні на протязі трьох останніх століть. Не є виключенням і Україна.

Урізноманітнення постійне зростання кількості та утворених людиною твердих побутових відходів є однією із найгостріших екологічних проблем, з якими зіштовхнулося людство. Так склалося, що більшість екологічних проблем на планеті є побічним ефектом науково-технічного прогресу. Не є виключенням і ситуація із твердими побутовими відходами, яких щорічно в Україні накопичується більше 40 млн. м³ , 96.5% із них вивозяться на полігони і сміттєзвалища.

Встановлено, що полігони твердих відходів – це не тільки загроза для естетики ландшафтів, а й джерело забруднення атмосферного повітря, ґрунтових вод і природних екосистем в цілому; що при порушенні санітарно-епідеміологічних вимог є небезпекою для здоров’я людей. .

Тверді побутові відходи є наслідком сфери споживання та побутової діяльності населення. Вони складаються з виробів і матеріалів, непридатних для подальшого використання.

Утворення ТПВ коливається від 500 гр до 1 кілограма на людину в день. Дані показники мають тенденцію до постійного збільшення [7].

Наразі найбільш поширений спосіб утилізації твердих побутових відходів – це звалища. Проте цей простий спосіб супроводжують наступні проблеми: швидке переповнення існуючих звалищ внаслідок великого об’єму і малої щільності розміщуваних відходів; відбудеться зараження підземних вод продуктами вилуговування, виділення неприємного запаху, рознесення відходів вітром, мимовільне горіння звалищ, безконтрольне утворення метану; залишається все менше площ, придатних для розміщення звалищ на зручній відстані від населених пунктів.    Проблема складування і зберігання відходів у даний час є однією з найактуальніших і життєво важливих для України екологічних і економічних проблем. Тому вирішення проблеми утилізації ТПВ є надзвичайно актуальними [3].

Об’єктом даного дослідження є процеси, що відбуваються в навколишньому середовищі під впливом на нього сміттєзвалищ.

Предмет дослідження. Визначення впливу несанкціонованих сміттєзвалищ на навколишнє середовище та стан здоров’я мешканців селища Горностаївка.

Метою даної роботи є оцінка впливу несанкціонованих звалищ і полігонів твердих побутових відходів на навколишнє середовище та здоров’я людини,  розробка шляхів щодо покращення екологічного стану довкілля у зоні їх впливу.

Гіпотеза дослідження: під час вивчення ґрунтового покриву можна припустити, що ґрунт як цілісне просторове утворення, взаємопов’язаний із зовнішнім середовищем.

Для досягнення поставленої мети  передбачалося вирішити наступні завдання: розглянути відповідну літературу про сміттєзвалища та тверді побутові відходи; дослідити розташування несанкціонованих сміттєзвалищ на території селища; визначити актуальну кислотність ґрунтів; визначити загальну лужність водної витяжки ґрунту; визначити наявність хлор-іону методом Мору; визначити наявність сульфат-іону в пробах ґрунту; визначити наявність карбонатів у ґрунтах газометричним методом за допомогою кальциметра; провести моніторинг екологічного стану ґрунтів на сміттєзвалищах та прилеглих до них територій; дати оцінку впливу на навколишнє середовище несанкціонованих сміттєзвалищ; розробити першочергові заходи щодо поліпшення екологічного стану та санітарно-епідеміологічної ситуації в селищі.

Матеріали та методи дослідження. Матеріалами досліджень слугували результати аналізів проб ґрунту виконаних у Горностаївському ЗО № 1 ім Героя Радянського Союзу Цвіка С. С. протягом 2018 року. Дослідження виконані за стандартизованими методиками.

Наукова новизна одержаних результатів. Розв’язується важлива проблема визначення стану екологічної небезпеки, яка обумовлена функціонуванням несанкціонованих сміттєзвалищ, а також обґрунтовано шляхи подолання негативних явищ впливу сміттєзвалищ на екологічний стан території селища.

Наукову новизну визначають такі теоретичні та експериментальні результати досліджень:

вперше: встановлені та експериментально підтверджені закономірності утворення гумусового шару на поверхні сміттєзвалищ під впливом гідрооксид-іонів, гідроген-іонів, солей хлору, сульфатів та карбонатів, що підвищує ефективність проведення моніторингу рівнів екологічної небезпеки із врахуванням фізико-хімічних змін ґрунту; науково обґрунтовано використання найпростіших хімічних дослідів у Горностаївському ЗО № 1, що надає можливість підвищити ефективність управління екологічною безпекою на території селища; встановлено просторові закономірності поширення несанкціонованих сміттєзвалищ, що дозволяє здійснити прогнозування впливу екологічного забруднення на довкілля;

набули подальшого розвитку: наукові підходи до аналізу формування екологічної небезпеки у зоні впливу сміттєзвалищ, які ґрунтуються на виділенні переважаючих джерел екологічної небезпеки; методологія оцінювання забруднення довкілля у зоні впливу сміттєзвалищ, що дозволяє розробляти і впроваджувати ефективні методи і засоби управління екологічною безпекою.

Практичне значення дослідження – проведені дослідження дозволяють більш повно проаналізувати агроекологічну характеристику ґрунтів місцевості та вплив на них сміттєзвалищ; результати та матеріали роботи можна використати для визначення, порівняння та контролю якості ґрунту на території селища Горностаївка з метою визначення негативного впливу сміттєзвалищ на якість ґрунту, а також під час проведення факультативних занять «Дослідник» у 10 класі, що допоможе розширити кругозір учнів, створити основу для самостійного виконання хімічних дослідів.

І. НЕБЕЗПЕКА ЗВАЛИЩ СМІТТЯ ДЛЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

1.1. Отруйна загроза здоров’ю людини

Ще 40 років тому в Україні практично не було пластикової упаковки. Продукти харчування продавалися в паперовій обгортці, залізних бляшанках або скляних пляшках. Все це розкладалось у довкіллі або здавалось у пункти прийому вторсировини. Більшість спожитого в сільській місцевості було продуктами власного виробництва, тобто вирощеним на власних ділянках, а отже – взагалі не мало упаковки. В останні десятиліття ситуація радикально змінилась. Майже всі продукти купуються і більшість із них мають кілька шарів пакування, виготовлених із синтетичних полімерних матеріалів.

Зміна умов споживання призвела до небаченого зростання кількості побутового сміття, а це, в свою чергу, – до появи десятків тисяч несанкціонованих звалищ. У минулому звалища обслуговували лише міста і промисловість. Тепер же, біля кожного з 60 000 населених пунктів України – від одного до десятків звалищ. І майже всі вони несанкціоновані. Не маючи куди подіти відходи, люди скидають їх до посадок, ярів, балок. А де одна купа сміття, там, відомо, – і багато [10].

Звалища – це ділянки землі, на яких безконтрольно зберігаються побутові, а іноді й будівельні та інші відходи. Часто для зменшення об’єму відходів звалища підпалюють. Такий підхід є неприпустимим, оскільки звалища є серйозним джерелом забруднення і повітряного, і водного середовища. Жоден із таких самовільно створених пунктів скидання відходів не обладнаний відповідним чином, продукти гниття і розпаду потрапляють у ґрунт і ґрунтові води, які є джерелом водопостачання для багатьох мешканців. Температура гниття подекуди настільки висока, що часто легко призводить до їх займання, до того ж у повітря викидається неймовірна кількість шкідливих речовин. Достатньо буде сказати, що при тлінні поліетиленового пакету, у повітря виділяється понад 70 різних хімічних сполук, жодна з яких не є корисною для нашого здоров’я.

Одна з багатьох проблем, яка щоденно заважає жителям вільно дихати, – це випалювання сміття та сухої трави. Такий підхід є неприпустимим, оскільки спалюючи рослинність, її залишки або тверді побутові відходи є серйозним джерелом забруднення і повітряного, і водного середовища. Під час горіння вивільняються небезпечні, а часом і канцерогенні речовини, які викликають захворювання дихальних шляхів, знижують імунітет людини, оскільки дим містить у своєму складі оксид азоту, чадний газ, важкі метали та одну з найотрутніших для організму речовин – діоксин. Із тліючого листя і бадилля виділяється бензопірен, що здатен викликати у людей ракові захворювання. Крім того звалища сміття є середовищем для розмноження комах та гризунів, які є збудниками та переносниками різних інфекційних захворювань, такі як лептоспіроз, сказ, енцефаліт, та ін [1, 2, 9].

1.2. Вплив на зміну клімату

За даними UNFPA, наразі близько 54,5 % населення світу ― тобто близько 4 мільярдів людей ― живе у містах. За прогнозами Світового Банку, у 2025 мешканці міст продукуватимуть в середньому 1,42 кг/людину твердих побутових відходів на день — проти нинішніх 0,64 кг. Загальна кількість продукованого мешканцями міст сміття зросте з 0,68 до 2,2 мільярда тон на рік.

Як повідомляє UNFPA, до 2030 року число мешканців міст зросте до 5 мільярдів, у 2050 їх буде близько 6,5 мільярдів. А значний приріст населення дадуть країни, що розвиваються, країи, зокрема, Афганістан і Нігер. Зв’язок між кількістю населення і продукуванням побутових відходів не обов’язково прямий: грубо кажучи, що бідніше населення, то менше воно може спожити товарів і, відповідно, виробити сміття. Але справа ще й в тому, що країни з низьким рівнем економічного розвитку не поспішають вкладати кошти у переробку побутових відходів, і таким чином роблять свій внесок у забруднення планети і кліматичні зміни.

Нагрівання атмосфери відбувається за рахунок викидів парникових газів, до яких належать, зокрема, метан і вуглекислий газ. Ці речовини виділяються в тому числі при розкладанні та переробці побутових відходів. Таким чином, що більше сміття ми продукуємо і що менш відповідально ставимося до переробки ― тим більший наш внесок у нагрівання планети.

Зміни клімату, викликані наростанням в атмосфері вмісту двоокису вуглецю (CO₂) та інших парникових газів, призводять до підвищення рівня моря й затоплення прибережних територій і річкових дельт, скорочення льодовиків і зниження снігового покриву, що зменшує прісноводні ресурси планети. Серед негативних наслідків також поширення інфекційних захворювань і підвищення теплової смертності, втрата біологічного різноманіття, зниження урожайності. Словом, усе, що виглядає далеким і абстрактним, доки не зруйнує ваш дім чи не призведе до збільшення витрат на їжу в кілька разів.

Зміни клімату здатні вплинути на наше життя і менш очевидним шляхом. Наприклад, вони можуть посилити контроль з боку держав, поставити під питання свободу ринків і звичні моделі функціонування бізнесу. На думку незалежного британського журналіста і письменника Пола Мейсона, у найближчому майбутньому цілком вірогідно, що урядам доведеться на центральному й регіональному рівнях взяти під контроль ― а, можливо, й націоналізувати ― великих виробників вуглеводневого палива [1, 2, 11].

1.3. Забруднення ґрунту та підземних вод

Вода – універсальний розчинник. Просочуючись крізь шари захоронених відходів, дощова (тала) вода “збагачується” різними хімічними речовинами, які утворюються у процесі розкладання сміття. Така вода з розчиненими у ній забрудниками називається фільтратом.

Коли вона проходить крізь необроблені відходи, утворюється особливо токсичний (отруйний) фільтрат, у якому поряд з органічними рештками наявні залізо, ртуть, цинк, свинець та інші метали з консервних бляшанок, батарейок та інших електроприладів, причому це все приправлено барвниками, пестицидами, миючими засобами та іншими хімікатами. Неграмотний вибір місць захоронення і нехтування засобами безпеки дозволяє цій отруйній суміші досягати водоносних горизонтів.

Утворення метану – пов’язане з анаеробними процесами, які відбуваються у захоронених шарах сміття без доступу повітря. Утворюючись, цей газ може поширюватись у землі горизонтально, накопичуватись у підвалах приміщень і вибухати там при запалюванні. Поширюючись у вертикальному напрямку, метан спричинює отруєння й загибель рослинності. За відсутності рослинного покриву починається ерозія ґрунту, захоронені відходи оголюються і виходять на поверхню [2, 9].

Сільськогосподарські рослини найкраще розвиваються при рН від 5,5 до 7,5. Гранично допустима концентрація (ГДК) – показник безпечного рівня вмісту шкідливих речовин в навколишньому середовищі.

Гранично допустимі норми вмісту елементів у міських ґрунтах початку XXI ст [12] :

СІ^– = 28,5 м-екв/100г

S = 120 м-екв/100г

C = 4510 м-екв/100г

ІІ. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА. МОНІТОРИНГ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ҐРУНТІВ НА СМІТТЄЗВАЛИЩАХ ТА ПРИЛЕГЛИХ ДО НИХ ТЕРИТОРІЯХ У СЕЛИЩІ ГОРНОСТАЇВЦІ

2.1. Дослідження розташування несанкціонованих сміттєзвалищ

Працюючи над роботою ми дослідили розміщення несанкціонованих сміттєзвалищ на території селища, на карті вони відмічені червоним кольором. Але зосередили свою увагу на двох ділянках: вулиці Партизанській та вулиці Перемоги. На цій території екологічна ситуація є набагато гіршою. Фотозвіт – ДОДАТОК 15

2.2. Підготовка зразків ґрунту до лабораторних досліджень

Методика проведення – ДОДАТОК 1 [4, 5, 8].

Підчас досліду всі зразки були відібрані, підписані та пронумеровані, для проведення наступних хімічних дослідів.

Фотозвіт – ДОДАТОК 8

2.3. Одержання водної витяжки

Методика проведення – ДОДАТОК 2 [4, 5, 8].

За методиками проведення дослідів було одержано дві водні витяжки із кожного зразку ґрунту, так як наступні досліди потребували різної обробки зібраного матеріалу досліджень.

В ході проведення роботи отримали потрібні фільтрати для наступних дослідів.

Фотозвіт – ДОДАТОК 9

2.4. Визначення актуальної кислотності ґрунтів

Методика проведення – ДОДАТОК 3 [4, 5, 8].

Актуальна кислотність ґрунту для кожного із зразків:

Зразок № 1 (вулиця Покровська) – рН 6. 0

Зразок № 2 (вулиця Партизанська) – рН 7. 0

Зразок № 3 (вулиця Перемоги) – рН 8. 0

Робимо висновок, що чим більша засміченість ґрунту твердими побутовими відходами, тим більша кислотність ґрунту.

Фотозвіт – ДОДАТОК 10

2.5. Визначення загальної лужності водної витяжки ґрунту

Методика проведення – ДОДАТОК 4 [4, 5, 8].

Загальну лужність (HCO^–₃ у м-екв/100г ґрунту) вираховують за формулою:

HCO^–₃ = (а + в) * 100 * Н / m

Провели розрахунки загальної лужності відносно кожної проби ґрунту:

Зразок № 1 (вулиця Покровська) НСО^3- = 60.5 * 100 * 0.01 / 25 = 2.42 м-екв/100г

Зразок № 2 (вулиця Партизанська) НСО^3- = 79.5 * 100 * 0.01 / 25 = 3.18 м-екв/100г

Зразок № 3 (вулиця Перемоги) НСО^3- = 275 * 100 * 0.01 / 25 = 11 м-екв/100г

Фотозвіт – ДОДАТОК 11

2.6. Визначення хлор-іону методом Мору

Методика проведення – ДОДАТОК 5 [4, 5, 8].

В ту ж колбу, де визначали загальну лужність, додали 1 мл 10% K2CrO4. Титрували 0.02 н AgNO3 до появи червоного кольору.

Число 0.02 н  AgNO3, що пішло на титрування:

Зразок № 1 (вулиця Покровська) – 46.4 мл

Зразок № 2 (вулиця Партизанська) – 110 мл

Зразок № 3 (вулиця Перемоги) – 220 мл

Кількість іонів хлору розраховують за формулою:

Cl^– = a * H * V * 100 / B * c, мг-екв/100 г ґрунту

Провели розрахунки кількості хлор-іону в кожній пробі:

Зразок № 1 (вул Покровська) Cl^– = 46.4 * 0.02 * 250 * 100 / 50 * 25 = 18.56 м-екв/100 г

Зразок № 2 (вул Партизанська) Cl^– = 110 * 0.02 * 250 * 100 / 50 * 25 = 44 м-екв/100 г

Зразок № 3 (вул Перемоги) Cl^– = 220 * 0.02 * 250 * 100 / 50 * 25 = 88 м-екв/100 г

Фотозвіт – ДОДАТОК 12

2.7. Визначення сульфат-іону

Методика проведення – ДОДАТОК 6 [4, 5, 8].

Отримали такі результати:

Зразок № 1 (вулиця Покровська) – слабке помутніння, що свідчить про невелику кількість сульфат-іонів в розчині.

Зразок № 2 (вулиця Партизанська) – випала велика кількість осаду.

Зразок № 3 (вулиця Перемоги) – випала невелика кількість осаду.

Робимо висновок, що найбільша кількість сульфат-іонів присутня в зразку № 2, трохи менше їх – зразок № 3,  в зразку № 1 тільки залишковий слід сульфат-іонів.

Фотозвіт – ДОДАТОК 13

2.8. Визначення карбонатів у ґрунтах газометричним методом за допомогою кальциметра

Методика проведення – ДОДАТОК 7 [4, 5, 8].

Отримані результати:

Зразок № 1 (вулиця Покровська) – 9, 4 мм рт ст

Зразок № 2 (вулиця Партизанська) – 140, 4 мм рт ст

Зразок № 3 (вулиця Перемоги) – 150, 2 мм рт ст.

Перераховуємо дані на кількість карбонатів в дециміліеквівалентах:

Зразок №  1. Об’єм реакційної колби 115 мл, тиск кальциметру 9, 4 мм, а температура середовища  +22⁰ С.

За шкалою дециміліеквівалентів цьому тиску відповідає 0,75 дециміліеквівалентів речовини. Щоб отримати фактичну кількість речовини, потрібно помножити дані кальциметра на коефіцієнт ємкості реакційної колби об’ємом 115 мл тобто на 0,96.

0,75 * 0,96 = 0,72 дециміліеквівалента = 0,072 міліеквівалента.

Зразок №  2. Об’єм реакційної колби 115 мл, тиск кальциметру 140,4 мм, а температура середовища  +22⁰ С.

За шкалою дециміліеквівалентів цьому тиску відповідає 10 дециміліеквівалентів речовини.

10 * 0,96 = 9,6 дециміліеквівалента = 0,96 міліеквівалента.

Зразок №  3. Об’єм реакційної колби 115 мл, тиск кальциметру 150,2 мм, а температура середовища  +22⁰ С.

За шкалою дециміліеквівалентів цьому тиску відповідає 10,9 дециміліеквівалентів речовини.

10,9 * 0,96 = 10,464 дециміліеквівалента = 1,0464 міліеквівалента

Кількість СаСО3 найбільша в третьому зразку 10,464 дециміліеквівалентів речовини, в другому – 9,6 дециміліеквівалентів речовини, в першому – найменша 0,72 дециміліеквівалентів речовини.

Фотозвіт – ДОДАТОК 14

ІІІ. ШЛЯХИ РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ НАКОПИЧЕННЯ ТА УТИЛІЗАЦІЇ  ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ В УКРАЇНІ

Усього в країні під сміттям різного виду і походження зайнято 160 тисяч гектарів земельних угідь. Україна – одна з найбільш забруднених і екологічно напружених країн світу.

Як правило, прибирати й ліквідувати тверді побутові відходи повинна місцева влада. Прибирання оплачується з місцевого бюджету, який в свою чергу формується з місцевих податків, тобто тип ліквідації сміття і якість прибирання визначаються бажаннями і фінансовими можливостями місцевих жителів.

Утилізація (застосування з користю) сміття у великих містax і міських агломераціях – надзвичайно важлива народногосподарська проблема. Найбільш широко застосовyюrься компостування, спалення і піроліз твердях побутових відxoдів. Найбільш простим способом знешкодження і переробки твердих побутових відходів є компостування.

Спалення сміття набуло широкого поширення в останні, десятиріччя. Перевагою процесу є можливість використати сміття як енергетичну сировину. У середньому з 1 т твердих відходів можна отримати 1000 кг пари і 150 кВт електроенергії. До недоліків методу слід віднести yтворення великої кількості пилу і шлаку, а також значне забруднення атмосфери.

Останніми десятиліттями частка ТПВ, які спалюють з утилізацією матеріалів і теплоти, неухильно зростає.

Теплоту від спалювання твердих паливних відходів можна використовувати для одержання: гарячої води чи водяної пари (утилізаційні котельні); електроенергії за рахунок роботи водяної пари (утилізаційні електричні станції), теплоти та електроенергії (утилізauійні теплоелектроцентралі). У разі використання твердих паливних відходів як палива беруть до уваги два основні принципи: їх теплотворну здатність та вплив на стан природноro середовища продуктів згоряння [2, 3, 7].

В Україні сміттєспалювальні заводи діють у Києві, Харкові та інших містах. У 1989 році на сміттєспалювальних заводах України знешкоджено 8,2% твердих побутових відходів. Попереднє сортування сміття на заводах за існуючою технологією не передбачається.

Київський сміттєспалювальний завод “Енергія” став до ладу у грудні 1987 року. Завод призначений для переробки (знешкодження) методом спалювання твердих побутових відходів м. Києва. На час будівництва заводу попереднє сортування відходів у місцях їх утворення не проводилось. Таким чином, завод переробляє несортовані побутові відходи. Ще один такий завод діє у Дніпропетровську. Обладнання для цих підприємств було придбано у Чехословаччині. Завод “Енергія оснащений 4 сміттєспалювальними котлами “Дукла”. Кожен з котлів здатен спалювати 15 тонн відходів за годину.

Відходами сміттєспалювальних заводів є: тверді відходи (золи та шлаки), рідкі (стічні води), газоподібні (димові гази, серед яких найнебезпечнішим складником, що утворюється в значних кількостях, є: оксид сульфуру (ІV).

Ocтaннім часом вчені багатьох країн виказують занепокоєння у зв’язку із зростаючими викидами в атмосферу забруднюючих речовини сучасними сміттєспалювальними підприємствами. Стандapтів гpанично допустимих рівнів концентрації діоксинів у багатьох країнах немає. 3анепокояння також викликає наявність зольних домішок на сміттєспалювальних підприємствах, оскільки вони містять важкі метали [11].

На сьогодні в Україні поводження з відходами визначається Законами “Про охорону навколишнього природного середовища” (1991 р.), “Про відходи” (1998 р.), “Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччі населення”, “Про поводження з радіоактивними відходами”, “Про металобрухт”, Кодексом України про надра, а також “Програмою поводження з твердими побутовими відходами” [6].

ВИСНОВКИ

Три тисячі переповнених сміттєвих полігонів і десятки тисяч нелегальних смітників становлять небезпеку для природи й людей.

Крім застарілих і переповнених офіційних сміттєзвалищ, в Україні є ще проблема стихійних смітників. Скільки саме таких сміттєзвалищ існує, нині сказати точно не береться ніхто. За оцінками Всеукраїнської екологічної ліги, йдеться про понад 10 тисяч таких смітників. Вони розташовані в долинах річок, ярах та балках.

Для зменшення кількості стихійних сміттєзвалищ, необхідно запровадити ефективну систему роздільного збирання й перероблення побутових відходів. Багато матеріалів (скло, пластик, папір, метал) можна використовувати повторно у виробництві, таким чином заощаджуючи природні ресурси та зменшуючи кількість відходів. Українські екологи критикують, що в Україні переробляється приблизно 6% з усього сміття, у той час, як у Європі навпаки – тільки 10-20% не переробляється.

Тільки впровадження замкнутого циклу переробки побутових відходів дозволить вирішити цю проблему.

У дослідницькій роботі на підставі виконаних теоретичних і експериментальних наукових досліджень з узагальненням одержаних результатів вирішена важлива науково-практична проблема встановлення екологічної небезпеки на сміттєзвалищах та прилеглих до них територіях, яка сформована чинниками функціонування сміттєзвалищ та обґрунтовано заходи підвищення рівня екологічної безпеки.

Зокрема:

– розглянули відповідну літературу про сміттєзвалища та тверді побутові відходи;

–дослідили розташування несанкціонованих сміттєзвалищ на території селища;

–визначили актуальну кислотність ґрунту кожного зразку:

–визначили загальну лужність водної витяжки ґрунту:

 – визначили наявність хлор-іону методом Мору:

–визначили наявність сульфат-іону в пробах ґрунту:

–визначили наявність та кількість карбонатів у ґрунтах газометричним методом за допомогою кальциметра:

-провели моніторинг екологічного стану ґрунтів на сміттєзвалищах:

–дали оцінку впливу на навколишнє середовище несанкціонованих сміттєзвалищ:

–розробили першочергові заходи щодо поліпшення екологічного стану та санітарно-епідеміологічної ситуації в селищі.

Результати роботи були використані в проведенні інтерв’ю з місцевою владою, під час якого піднімались питання несанкціонованих стихійних сміттєзвалищ та сортування сміття.

Для всіх нас дуже важливо усвідомити, як це усвідомили мешканці розвинених країн, наскільки “сміттєвий вал” небезпечний для міста, довкілля. Не менш важливо й те, що й цю проблему можна легко подолати, зробивши невелике зусилля над собою. То ж, можливо, європейський вибір починається з банально знайомого з дитинства, але такого складного принципу – чисто не там, де прибирають, а там, де не смітять.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Архипова Г.І., Галушка Ю.О. Вплив звалищ побутових від- ходів на здоров’я людей. Віс- ник НАУ. 2009. № 3. С. 217-219.
2. Бондар О.І., Клімчук Б.П., Колядинський М.І., Мольчак Я.О. Довкілля в умовах впливу сміттезвалищ.- Луцьк: РВВ ЛДТУ, 2013. – 248 с.
3. Голуб’ятників Є.І. Про розробку державної програми поводження з побутовими відходами в Україні – 2001. – Вып. 29. – С. 99–101. – (Сер. «Техн. науки»).
4. Ґрунтознавство з основами геології / Лабораторний практикум /ДВНЗ «УжНУ», Природничо-гуманітарний коледж, – Ужгород: Ред.-вид. від. ДВНЗ «УжНУ». -Ужгород, 2016. – 50 с.
5. Дослідження складу, фізичних і фізико-хімічних властивостей ґрунтів: навчальний посібник /С.В. Корнєєнко/– К. , 2016. – 217 с.
6. Закон України “ Про відходи”, 1998 р.
7. Колядинський М.І., Мольчак Я.О., Мисковець І.Я. Екологічна небезпека твердих побутових відходів. // Сучасні проблеми збалансованого природокористування: Збірник наукових праць ПДАТУ.(Кам’янець – Подільский, 2011 С.42-45).
8. Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Ґрунтознавство» напряму «Геодезія, картографія та землеустрій»/ С. І. Коваль. – Рівне, 2012.- 29 с.
9. Надточій П.П., Вольвач Ф.В., Герасименко В.Г. Екологія ґрунту та його забруднення. – К.: Аграрна наука, 1997.–286 с.
10. Попович В. В. Поводження із твердими побутовими відходами (вітчизняний та зарубіжний контекст) / В. В. Попович // Науково-технічний збірник : «Комунальне господарство міст». – 2012. – № 105. – С. 476-482.
11. Сайт Всеукраїнської екологічної ліги http://www.ecoleague.net
12. https://uk.wikipedia.org

ДОДАТОК 1

Підготовка зразків ґрунту до лабораторних досліджень

Матеріали та обладнання: зразки ґрунту, великі аркуші папера фарфорові ступки, сита, пінцети, картонні коробки.

Хід роботи.

Розрізняють три проби ґрунту; попередню (польову) лабораторну (середню) та аналітичну. Для лабораторних аналізів беруть невеликі наважки ґрунту (500-1000 г). Більшість аналізів проводять з ґрунтом, висушеним до повітряно-сухого стану, який подрібнюють в ступці і просіюють через сите з отворами 1 мм. Для визначення нітратів використовують ґрунт без попереднього висушування. При визначенні структури використовують сухий ґрунт без попереднього подрібнення. В лабораторії польову пробу ґрунту вагою 500-1000 г розподіляють тонким шаром на аркушах паперу і висушують до повітряно-сухого стану. Приміщення повинно бути сухим і чистим, щоб ґрунт не поглинав газів і парів. Час від часу ґрунт перемішують, відбирають корені, різні включення, подрібнюють великі грудки руками і знову розсипають ґрунт тонким шаром для більш швидкого висихання, яке продовжується кілька днів для доведення ґрунту до повітряно-сухого стану. Потім з ґрунту беруть середню пробу для визначення фізичних властивостей, гумусу, азоту, нітратів. Для цього ґрунт вирівнюють на папері у вигляді квадрату і діагоналями ділять на 4 частини. Дві протилежні частини ґрунту (рис. 2) кладуть у картонну коробку і зберігають в нерозтертому стані. У коробку кладуть етикетку, де вказані дані про ґрунт. Друга етикетка наклеюється на коробку, Ґрунт, що залишився, зважують, добре перемішують, подрібнюють у фарфоровій ступці за допомогою дерев’яного товкачика з гумовим наконечником і просіюють через сито з отворами 1 мм. Використовують сито з кришкою і піддоном. Ґрунт, що не пройшов через сито, знову подрібнюють у ступці і просіюють через сито. Таку операцію повторюють доти, поки на ситі не залишаться лише кам’яні частинки. Просіяний через сито ґрунт добре перемішують і розрівнюють тонким шаром на аркуші паперу, ділять на квадрати і з кожного з них беруть по 10г, які використовують для валового аналізу. Решту просіяного ґрунту висипають у банку з кришкою або паперовий пакет і використовують для більшості хімічних аналізів як аналітичну пробу.

Рис. Схема розподілу ґрунту на папері

ДОДАТОК 2

Одержання водної витяжки

Прилади і матеріали: повітряно-сухий ґрунт, просіяний через сито з отворами 1 мм, конічні колби на 500-1000 мл, вата, фільтрувальний папір, толуол.

Хід роботи. 

1. На хіміко-технічних вагах зважують від 50 до 100 г повітряно-сухого ґрунту, просіяного через сито з отворами 1 мм, його переносять в конічну колбу на 500-1000 мл і заливають п’ятикратною кількістю прокип’яченої води (вільної від СО2).
2. Пробу збовтують З хв. і фільтрують через ватний фільтр. Перші порції, як правило, каламутні і їх фільтрують знову. Фільтрат збирають в суху колбу. Важкофільтровані і каламутні порції фільтруються під малим вакуумом.
3. Витяжку фільтрують через щільний паперовий фільтр. Щоб фільтрат був прозорим, на фільтр кладуть частину ґрунту. Якщо перші порції фільтрату будуть мутні, то їх слід знову вилити на фільтр. Для аналізу беруть тільки прозорий фільтрат.

ДОДАТОК 3

Визначення актуальної кислотності ґрунтів

Матеріали та обладнання: повітряно-сухий ґрунт, колби на 100 мл, циліндри на 100 мл, універсальний індикатор, стаканчик на 50 мл, паперові фільтри, дистильована вода, технічні терези.

Актуальну кислотність ґрунту визначають у водній витяжці (водний рН). Водний рН характеризує вміст вільних іонів водню в ґрунтовому розчині.

Хід роботи.

20 г повітряно-сухого ґрунту насипають в колбу, доливають 50 мл дистильованої води, збовтують суміш 5 хв і після цього фільтрують. Потім піпеткою набирають у стаканчик 10 мл фільтрату і в нього занурюють кінці смужок універсального індикатора. Порівнюють забарвлення смужок з індикаторною шкалою і записують знайдену величину рН.

ДОДАТОК 4

Визначення загальної лужності водної витяжки ґрунту

Прилади і матеріали: водна витяжка, фенофталеїн,  0,01 н. H₂SO₄  , метилоранж, бюретка, піпетки, колби, хімічні стакани.

Хід роботи.

Метод ґрунтується на послідовному титруванні водної витяжки  спочатку до рН 8,2, а потім до рН 4,4:

При титруванні до рН 8,2 (в присутності фенолфталеїну), визначають лужність обумовлену нормальними карбонатами:

2CaCO₃ + H₂SO₄ = Ca(HCO₃)₂ + CaSO₄

При титруванні до рН 4,4 (в присутності метилоранжу) – загальну лужність, що обумовлюють гідрокарбонат-іони:

Ca(HCO₃)₂ + H₂SO₄ =CaSO₄ + 2H₂O+ 2CO₂

1. Взяти піпеткою 25 мл витяжки в колбу, добавити 3 кр. Фенофталеїну і при появі рожевого забарвлення (що свідчить про наявність CO^2-₃) відтитрувати 0,01 н. H₂SO₄ до його зникнення.
2. Після визначення лужності від нормальних карбонатів, а при їх відсутності, відразу після додавання фенофталеїну, в ту ж колбу прилити 3 краплі метилоранжу й титрувати H₂SO₄ до рожево-оранжевого кольору.

Загальну лужність (HCO^–₃ у м-екв/100 г ґрунту) вираховують за формулою:

HCO^–₃ = (а + в) * 100 * Н / m

де а, в – кількість H₂SO₄ , витраченої на титрування лужності, обумовленої  відповідно CO^2-₃  та HCO^–₃, мл; Н – нормальність H₂SO₄;  m – маса ґрунту, що відповідає об’єму витяжки, взятого на титрування, г; 100 – коефіцієнт перерахунку, взятого на 100 г ґрунту.

ДОДАТОК 5

Визначення хлор-іону методом Мору

1. Прилади і матеріали: водна витяжка,02 н AgNO3, 10% K2CrO4,бюретка, піпетки, колби, хімічні стакани.

Хід роботи.

2. В ту ж колбу, де визначалась загальна лужність, додати 1 мл 10% K2CrO
3. Титруємо 0.02 н AgNO3 до появи червоного кольору. Реакція іде за таким рівнянням:

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl

При цій реакції AgCl випадає в осад білого кольору. Після того, як всі іони хлору вступлять в реакцію з сріблом, остання вступить в реакцію з біхроматом калію за реакцією:

K2CrO4 + AgNO3 = 2KNO3 + AgCrO4

хромовокисле срібло випадає в осад червонуватого кольору, поява якого свідчить про кінець титрування.

4. Кількість іонів хлору розраховують за формулою:

Cl^– = a * H * V * 100 / B * c, мг-екв/100 г ґрунту

де a – число 0.02 н  AgNO3, що пішло на титрування; H – нормальність AgNO3; V – загальна кількість води, що пішла на приготування водної витяжки, мл;  c – наважка ґрунту, г; 100 – коефіцієнт перерахунку на 100 г ґрунту; В – об’єм водної витяжки, яку брали для визначення Cl, мл.

ДОДАТОК 6

Визначення сульфат-іону

Прилади і матеріали: водна витяжка,

Хід роботи

Перед проведенням кількісного визначення сульфат-іону проводять якісний аналіз. Для цього 10 мл водної витяжки, що взята в пробірку, підкислюють 2 краплинами 10% розчину НСІ, прибавляють приблизно 1 мл 1% розчину ВаС12 і нагрівають до кипіння. Якщо розчин не помутнів, то (SO4)2″ відсутня; якщо помітне слабке помутніння, то у водній витяжці присутня незначна кількість (SO4)2″, яка відмічається в результатах як “сліди”; якщо випадає осад, то необхідно провести кількісний аналіз.

ДОДАТОК 7

Визначення карбонатів у ґрунтах газометричним методом за допомогою кальциметра

На жаль, у наш час іще не існує спеціального стандарту, відповідно до якого слід визначати кількісний вміст карбонатів у ґрунтах.

 Існує три основних методи визначення мінерального складу, зокрема, карбонатів у ґрунтах:

1) імерсійний;

2) метод фарбування;

 3) газометричний (за допомогою кальциметра).

Газометричний метод ґрунтується на фіксації за допомогою приладу – кальциметра (рис. 1.) кількості (об’єму) СО2, яка була виділена при розкладенні наважки ґрунту соляною кислотою: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2.

Кількість СО2 перераховують на СаСО3 ґрунту у %. У виробничих геотехнічних лабораторіях найбільш широко використовується газометричний метод за допомогою кальциметра, тому що 2 інших методи потребують специфічного обладнання, допоміжних матеріалів і фахівців із певними навичками.

Рис. 1. Кальциметр ТУ 25-11-1106-75: 1 – зрівнювальний циліндр; 2 – відвідна трубка; 3 – підставка; 4 – кран; 5 – лійка; 6 – бюретка; 7 – мантія; 8 – пробка; 9 – реакційна колба з пробкою; 10 – затискач; 11 – кран; 12 – склянка з тубусом

Сутність газометричного методу полягає у отриманні за допомогою приладу (кальциметра) об’єму СО2, який було виділено із перетертої наважки ґрунту при обробці її 10% соляною кислотою. Метод забезпечує отримання якісних, достовірних результатів, є технічно достатньо простим, легко засвоюється співробітниками виробничих лабораторій тощо.

Мета роботи: визначити карбонатність ґрунтів газометричним методом за допомогою кальциметра.

Прилади та матеріали: кальциметр ТУ 25-111106-75 (рис. 1.); сито з розміром отворів 1 мм; порцелянова ступка й товкачик із гумовим наконечником (згідно ГОСТ 914780); ваги лабораторні аналітичні з точністю зважування до 0,001 г (згідно ГОСТ 24104-88); термометр (згідно ГОСТ 28498-90); піпетка на 25 мл; 10% розчин соляної кислоти; сушильна шафа.

Хід роботи:

1. Підготовка до випробування

1) На лабораторних аналітичних вагах, після квартування, зважують наважку повітряно-сухого розтертого ґрунту, висушеного при температурі 102-1050С: від 0,5 г (для вапняків, мергелів, доломітів) до 4 г (для пісків, пісковиків, глин, що слабо взаємодіють з соляною кислотою) та переносять її у реакційну колбу 9. Колба, попередньо, має бути ретельно вимита та просушена.

2) З метою запобігання зміни об’єму вуглекислого газу у бюретці 6 під впливом випадкових змін температури, у мантію 7, що відіграє роль термостата, через лійку 5 заливають воду.

3) Заміряють температуру води у мантії бюретки 7 (температура досліду) та атмосферний тиск за допомогою барометра.

2. Газометричний метод визначення карбонатів у ґрунтах за допомогою кальциметра

1) За допомогою піпетки у впаяну пробірку, в середині реакційної колби 9, обережно вливають 10-20 мл 10% соляної кислоти.

2) Реакційну колбу 9 закривають пробкою 8, що має відвідну гумову трубку, та з’єднують її, за допомогою обертання крана 4 у вертикальне положення, з бюреткою 6 та з атмосферою.

3) Кран 11 повертають на з’єднання зрівнювального циліндра 1 зі склянкою з тубусом 12 та перевіряють герметичність кальциметра. Постійність рівня у бюретці 6 свідчить про герметичність приладу.

4) Реакційну колбу 9 нахиляють до повного виливання соляної кислоти із впаяної пробірки на наважку ґрунту. З метою забезпечення повного розкладання карбонатів у наважці ґрунту, реакційну колбу необхідно періодично струшувати.

5) Газ, що виділяється, буде витісняти з бюретки 6 рідину у зрівнювальний циліндр 1 та у склянку з тубусом 12.

6) Після закінчення реакції взаємодії карбонатів з соляною кислотою та вирівнювання температур газу у реакційній колбі 9 і навколишньому повітрі (приблизно через 10 хвилин) заміряють об’єм газу, що виділився. Про вирівнювання температур газу у реакційній колбі й навколишньому середовищі свідчить припинення зміни рівня рідини у бюретці 6.

7) З метою виміру об’єму газу, що виділився, встановлюють однаковий рівень замикаючої рідини у склянці з тубусом 12, циліндрі 1 та бюретці 6. Потім знімають відлік газу, що виділився, за нижнім меніском рідини у бюретці.

3. Обробка результатів випробування

Вміст карбонатів у ґрунтах, в перерахунку на СаСО3, за отриманим об’ємом СО2, (у %) визначають за формулою:

К = V * b * 10 / 44 * a,

де К – вміст СаСО3 у ґрунті, що досліджується, %; V – об’єм СО2, витіснений із ґрунту, см3; b – маса 1 см3 СО2 при фіксованій температурі та барометричному тиску під час проведення досліду (визначається за таблицею 1), мг; 44 – молекулярна маса СО2; а – маса наважки ґрунту, що досліджується, г.

Таблиця

ДОДАТОК 8

Підготовка зразків ґрунту до лабораторних досліджень

Фотозвіт

ДОДАТОК 9

Одержання водної витяжки

Фотозвіт

ДОДАТОК 10

Визначення актуальної кислотності ґрунтів

Фотозвіт

ДОДАТОК 11

Визначення загальної лужності водної витяжки ґрунту

Фотозвіт

ДОДАТОК 12

Визначення хлор-іону методом Мору

Фотозвіт

ДОДАТОК 13

Визначення сульфат-іону

Фотозвіт

ДОДАТОК 14

Визначення карбонатів у ґрунтах газометричним методом за допомогою кальциметра

Фотозвіт

ДОДАТОК 15

Дослідження розташування несанкціонованих сміттєзвалищ

Фотозвіт

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!