Еколого-техногенна небезпека сміттєзвалищ та наукові основи фітомеліоративних заходів їх виведення з експлуатації - Автореферат

Загалом у нашій державі функціонують близько 6000 полігонів та сміттєзвалищ, які займають площу понад 9 тис. га. В Україні нормативні документи, які регламентують експлуатацію полігонів твердих побутових відходів, не передбачають можливості природного заростання звалищ. Підбір видового складу рослинності для лісової чи сільськогосподарської фітомеліорації повинен здійснюватися не тільки зважаючи на місця розташування сміттєзвалищ за регіонами, а й з врахуванням умов едафотопу та мікрокліматопу, морфологічного складу побутових відходів, давності відсипання звалища, процесів горіння. Відповідно передбачалося виконати такі завдання: · розробити основні принципи виведення сміттєзвалищ із експлуатації на основі регульованої екологічної сукцесії, а також встановити видовий склад та структуру фітоценозів-меліорантів; Під час проведення досліджень застосовано такі методи: загальнонаукові (рекогносцирування, спостереження); флористичні (дослідження систематичного складу та структури рослинності сміттєзвалищ); фітоценотичні (польові стаціонарні й напівстаціонарні, закладання трансект, пробних площ та екологічних профілів для дослідження рослинного покриву на ділянках різного ступеня девастації); моніторингу (встановлення умов місць зростання); кліматопічні (дослідження мікроклімату та турбулентності вітрових мас на різних ділянках сміттєзвалищ); ґрунтознавчі (опис генетичних горизонтів ґрунтового профілю та едафічні дослідження поверхневого шару сміттєзвалищ); біоіндикаційні (встановлення токсичності едафотопів за допомогою використання тест-організмів у штучних (крес-салат) та природних (дощовий червяк, макроміцети) умовах); хімічні (дослідження вмісту важких металів, мінеральних речовин у едафотопах сміттєзвалищ); радіологічні (дослідження вмісту радіонуклідів у едафотопах сміттєзвалищ та вимірювання радіаційного фону); мікологічні (визначення кількісного та якісного складу мікроміцетів техногенних едафотопів сміттєзвалищ); термометричні контактні та безконтактні (вимірювання температури едафотопів та відкритого полумя під час горіння відходів); газохроматографічні (визначення кількісного та якісного складу продуктів горіння відходів); фізіологічні (визначення фізіологічної стійкості рудеральної рослинності); математико-статистичні (моделювання температурного поля сміттєзвалищ, оброблення та опрацювання отриманих даних).Тенденція накопичення відходів на полігонах та сміттєзвалищах ще довго не буде вирішена, адже заводів з переробки сміття в нашій державі є мало. Для досягнення мети роботи на основі результатів аналізу літературних джерел було розроблено методологію досліджень, яка включає: · теоретичні дослідження екологічного стану сміттєзвалищ та їх впливу на довкілля та організм людини, а також сучасних підходів із фітомеліорації девастованих ландшафтів; Генетична група ознак типології сміттєзвалищ враховує особливості географічного розташування сміттєзвалищ та адміністративний поділ і включає такі ознаки: географічна зона розташування сміттєзвалища; адміністративне розташування сміттєзвалища; віковий фактор; морфологічний склад сміттєзвалищ; організація накопичення побутових відходів. Інженерно-геологічна група ознак типології сміттєзвалищ включає геометричні параметри та геологічні умови функціонування сміттєзвалищ. Дослідження температурних режимів техногенних едафотопів, як одних із негативних факторів, у зоні впливу сміттєзвалищ передбачали два етапи: встановлення температурного режиму у зоні впливу сміттєзвалища та встановлення температурного режиму на бічних поверхнях і вершині сміттєзвалища.У дисертаційній роботі на підставі виконаних теоретичних і експериментальних наукових досліджень з узагальненням одержаних результатів вирішена важлива науково-практична проблема встановлення екологічної небезпеки в техногенно навантаженому регіоні, яка сформована ландшафто-трансформуючими чинниками функціонування сміттєзвалищ та обґрунтовано фітомеліоративні заходи підвищення рівня екологічної безпеки. Зокрема: 1.Розроблено моделі штучних фітоценозів-меліорантів на основі регульованої екологічної сукцесії для виведення сміттєзвалищ із експлуатації, які включають екстенсивний та інтенсивний способи відтворення. 2.Встановлено ландшафто-трансформуючі чинники погіршення рівня екологічної небезпеки у зоні впливу сміттєзвалищ, які спричиняють виділення біогазу, фільтрату та продуктів деструкції і горіння твердих побутових відходів. 3.Доведено, що внаслідок низької активності мікроміцетів процеси біогенної деструкції на сміттєзвалищах відбуваються повільно. 4.Встановлено, що макроміцети на сміттєзвалищах можуть бути використані як біоіндикатори стану техногенного едафотопу.

Основний зміст роботи

У дисертаційній роботі на підставі виконаних теоретичних і експериментальних наукових досліджень з узагальненням одержаних результатів вирішена важлива науково-практична проблема встановлення екологічної небезпеки в техногенно навантаженому регіоні, яка сформована ландшафто-трансформуючими чинниками функціонування сміттєзвалищ та обґрунтовано фітомеліоративні заходи підвищення рівня екологічної безпеки.

Зокрема: 1.Розроблено моделі штучних фітоценозів-меліорантів на основі регульованої екологічної сукцесії для виведення сміттєзвалищ із експлуатації, які включають екстенсивний та інтенсивний способи відтворення. Екстенсивний спосіб передбачає регулювання розвитку сформованих фітоценозів (рудеральні фітомеліоранти). Інтенсивний спосіб включає підготовчий, технічний та біологічний етапи рекультивації (спеціальні фітомеліоранти).

2.Встановлено ландшафто-трансформуючі чинники погіршення рівня екологічної небезпеки у зоні впливу сміттєзвалищ, які спричиняють виділення біогазу, фільтрату та продуктів деструкції і горіння твердих побутових відходів. 3.Доведено, що внаслідок низької активності мікроміцетів процеси біогенної деструкції на сміттєзвалищах відбуваються повільно. Найнижчі показники гумусоутворення (0,5-2,0%) притаманні діючим сміттєзвалищам. Найбільш поширеними деструкторами є види роду Аспергіл. На усіх типах сміттєзвалищ розвиваються темнобарвні мікроміцети (60-100%) та повільно зростаючі (70-100%), що є свідченням забруднення едафотопів важкими металами.

4.Встановлено, що макроміцети на сміттєзвалищах можуть бути використані як біоіндикатори стану техногенного едафотопу. Розподіл макроміцетів сміттєзвалищ за умовами їх існування показав, що найбільшого розвитку набувають гумусові та підстилкові сапротрофи, значно меншого - карботрофи і копротрофи.

5.Встановлено, що на сміттєзвалищах протікають сингенетична, початкова ендоекогенетична та зріла ендоекогенетична стадії сукцесії. Таксономічна структура флори представлена 4-ма відділами і 5-ма класами, що свідчить про високе видове різноманіття та сприятливі едафо-кліматопічні умови для розвитку рослинності на поверхні сміттєзвалищ.

6.Доведено, що рівень ферментної активності каталази рудероценозів залежить від вмісту крохмалю у кореневищах, збільшення концентрації якого активізовує механізми протидії впливу забруднених едафотопів, патогенних мікроорганізмів, токсичних газів деструкції відходів. Рослини із високою ферментною активністю каталази найбільш доцільно використовувати під час фітомеліорації сміттєзвалищ.

7.Зменшення рівня хлорофілів у листках рослин за дії високих температур призводить до збільшення співвідношення їх суми до каротиноїдів, що свідчить про активізацію захисних функцій. Газостійкість обернено пропорційно повязана із дефіцитом вологи. Газостійкими виявилися полини та лобода міська з найнижчим водним дефіцитом.

8.Встановлено, що на формування кліматопів сміттєзвалищ негативний вплив має швидкість вітру у приземному прошарку атмосфери, внаслідок чого відбувається висушування субстрату та пригнічується розвиток рудеральних фітомеліорантів.

9.За результатами використання розробленої моделі встановлені температурні режими навколо осередків горіння відходів. Встановлено, що температура джерела горіння знаходиться в діапазоні 700°С - 1000°С і призводить до вигорання відходів, частих зсувів та завалів.

10.При визначенні окремих показників токсичності відходів встановлено, що суміш твердих побутових відходів з вмістом полімерів, гуми, текстилю, деревини, заліза, алюмінію під час горіння виділяє небезпечні сполуки, які перевищують граничнодопустимі концентрації та згубно впливають на біоту.

11.Встановлено, що потужність еквівалентної дози іонізуючого випромінювання у місцях із відсутнім травяним покривом на Львівському сміттєзвалищі перевищує допустимі норми у 1,5 рази, а щільність потоку бета-променів перевищують фонові значення у 10-20 разів.

12.Розроблений ієрархічний розподіл сміттєзвалищ дає змогу ефективно запровадити комплекс організаційних та практичних заходів для виведення сміттєзвалищ із експлуатації шляхом фітомеліоративного відтворення у залежності від їх класифікаційних ознак та регіональної приналежності. Штучна фітомеліорація проводиться у межах біологічного етапу, де необхідно формувати лісонасадження. Природна фітомеліорація передбачає етапи сприяння, збереження, регулювання розвитку рудеральних (здебільшого) фітомеліорантів.

Статті у фахових виданнях: 1. Кучерявий В. П. Полігони твердих побутових відходів Західного Лісостепу України та проблеми їх фітомеліорації / В. П. Кучерявий, В. В. Попович // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.2. - С. 56-66.

2. Попович В. В. Система роздільного збору сміття та її вплив на процеси деструкції на полігонах твердих побутових відходів / В. В. Попович // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.7. - С. 49-57.

3. Попович В. В. Вплив продуктів горіння полігонів твердих побутових відходів на організм людини та біоту / В. В. Попович, В. П. Кучерявий // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - 2012. - № 20. - С. 60-66.

4. Попович В. В. Особливості використання транспортних засобів під час транспортування, сортування, утилізації та фітомеліорації твердих побутових відходів / В. В. Попович / Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.10. - С. 90-96.

5. Попович В. В. Полігони твердих побутових відходів у вироблених карєрах, ярах, траншеях і особливості їх фітомеліорації. / В. В. Попович // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.11. - С. 119-128.

6. 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.

7. Попович В. В. Горіння полігонів твердих побутових відходів як загроза здоровю людини та фактор техногенного навантаження на довкілля / В. В. Попович, В. П. Кучерявий // Науково-теоретичний, науково-практичний журнал : «Вісник ДДАУ». - 2012. - № 1. - С. 162-166.

8. Попович В. В. Екологічна структура та закономірності розвитку водної та прибережно-водної рослинності техногенних водойм сміттєзвалищ та полігонів твердих побутових відходів у межах Західного Лісостепу України / В. В. Попович // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.13. - С. 106-113.

9. Попович В. В. Фізико-механічні властивості едафотопів довкола техногенних водойм сміттєзвалищ та полігонів твердих побутових відходів у межах Західного Лісостепу України / В. В. Попович // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2012. - Вип. 22.14. - С. 106-110.

10. Попович В. В. Пожежна небезпека стихійних сміттєзвалищ та полігонів твердих побутових відходів / В. В. Попович // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - 2012. - № 21. - С. 140-147.

11. Попович В. В. Природні фітомеліоративні процеси на Львівському міському полігоні твердих побутових відходів / В. В. Попович // Збірник УКРНДІЛГА : "Лісівництво і агролісомеліорація". - 2012. - № 120. - С. 80-86.

12. Попович В. В. Залежність радіаційного фону від природних фітомеліоративних процесів на полігоні твердих побутових відходів / В. В. Попович // Наукові праці Лісівничої академії наук України : збірник наукових праць. - 2012. - №10. - С. 183-190.

13. Попович В. В. Макроміцети сміттєзвалищ як біоіндикатори стану техногенного едафотопу / В. В. Попович // Біологічний вісник МДПУ. - 2012. - №3. - С. 59-70.

14. Попович В. В. Продукти горіння сміття із підвищеним вмістом полімерних матеріалів / В. В. Попович, В. М. Гвоздь // Зб. наук. праць «Пожежна безпека». - 2013. - №22. - С. 209-214.

15. Попович В. В. Поводження із небезпечними побутовими відходами та особливості їх депонування на сміттєзвалищах / В. В. Попович, А. М. Перепелиця, А. Є. Квічка // Наук. вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - 2013. - Вип. 23.13. - С. 155-160.

16. Попович В. В. Девастовані ландшафти в зоні нагромадження твердих побутових відходів і їх фітомеліорація / В. В. Попович // Наук. вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць : «Ландшафтна архітектура і сучасність». - 2013. - Вип. 23.9. - С. 376-380.

17. Попович В. В. Вплив техноедафотопів сміттєзвалищ на природні фітомеліоративні процеси / В. В. Попович // Наук. вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Сер. «Лісівництво та декоративне садівництво». - К., 2013. - Вип. 187, Ч. 1. - С. 339-347.

18. Попович В. В. Макроміцети Львівського міського полігону твердих побутових відходів / В. В. Попович // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. - 2013. - Вип. 2 (62). - С. 111-117.

19. Попович В. В. Температурний режим техноедафотопів сміттєзвалищ та його вплив на природні фітомеліоративні процеси / В. В. Попович // Наукові праці Лісівничої академії наук : зб. наук. праць. - 2013. - Вип. 11. - С. 168-171.

20. Попович В. В. Дендрофлора у зоні впливу Львівського міського полігону твердих побутових відходів / В. В. Попович // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2013. - Вип. 1 (31). - С. 23-26.

21. Попович В. В. Екологічні проблеми депонування твердих побутових відходів на сміттєзвалищах та особливості перебігу фітомеліоративних процесів / В. В. Попович, Ю. Ю. Ворохта // Наук. вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - 2014. - Вип. 24.6. - С. 103-109.

22. Попович В. В. Екологічні особливості формування фітомеліоративного вкриття на Луцькому сміттєзвалищі у ранній весняний період / В. В. Попович // Проблеми екологічної біотехнології (електронний науковий журнал). - 2014. - №2. - С. 1-12. [Електрон. ресурс]. - Режим доступу : http://ecobio.nau.edu.ua/index.php/ecobiotech/article/view/7420

23. Попович В. В. Екологічні особливості накопичення нітратів рослинами, що зростають у зоні впливу Львівського міського сміттєзвалища / В. В. Попович // Наукові праці Лісівничої академії наук : зб. наук. праць. - 2014. - Вип. 12. - С. 188-193.

24. Попович В. В. Особливості взаємовпливу вітрового режиму, турбулентності, вологості субстрату та фітомеліоративних процесів на поверхні сміттєзвалища / В. В. Попович // Збірник УКРНДІЛГА : "Лісівництво і агролісомеліорація". - 2014. - № 124. - C. 121-131.

25. Попович В. В. Особливості температурного поля сміттєзвалищ / В. В. Попович, А. М. Домінік // Науково-технічний збірник : «Комунальне господарство міст. Серія: Безпека життя і діяльності людини - освіта, наука, практика». - 2015. - № 120 (1). - С. 209-212.

26. Попович В. В. Фітомеліорація як засіб виведення сміттєзвалищ із експлуатації / В. В. Попович // Збірник наукових праць : «Вісник ЛДУБЖД». - 2015. - № 11. - С. 126-130.

27. Попович В. В. Екологічна небезпека фільтраційних водойм сміттєзвалищ / В. В. Попович, В. П. Кучерявий // Збірник наукових праць : «Вісник ЛДУБЖД». - 2015. - № 12. - С. 77-84.

Статті у закордонних фахових виданнях: 28. Попович В. В. Радиационная опасность свалок / В. В. Попович // Весник Кокшетауского технического института МЧС Республики Казахстан: Научный журнал. Кокшетау: КТИ МЧС РК - 2012. - №4(8). - С.18-22.

29. Кучерявый В. А. Урбоэкологический анализ фитоценотического покрова комплексной зеленой зоны большого города / В. А. Кучерявый, В. В. Попович // Вестник Мордовского университета. - Сер. : Биологические науки. - 2013. - № 3-4. - С. 83-88.

30. Кучерявый В. А. Особенности антропогенизации фитоценотического покрова большого города / В. А. Кучерявый, В. В. Попович // Вестник Башкирского государственного аграрного университета: научн. журн. - 2013. - № 4 (28). - С. 125-128.

31. Попович В. В. Фитомелиоративная эффективность растительного покрова свалок Западной Лесостепи Украины / В. В. Попович // Вестник Башкирского государственного аграрного университета: научн. журн. - 2014. - №1. - С. 88-90.

32. Попович В. В. Кислотность эдафотопов в зоне влияния свалки / В. В. Попович // Научно-практический журнал "Экологический вестник". - 2015. - №4(34). - С. 85-89.

33. Попович В. В. Солеустойчивость рудеральных видов к воздействию хлоридов и сульфатов в зоне влияния свалок / В. В. Попович // Вестник Тюменского государственного университета: Экология и природопользование. - 2015. - Т.1, №3(3). - С. 73-84.

34. Попович В. В. Газоустойчивость растительности в зоне влияния свалок / В. В. Попович // Вестник Тюменского государственного университета: Экология и природопользование. - 2015. - Т.1, №4(4). - С. 49-56.

Матеріали конференцій: 35. Попович В. В. Фітомеліорація антропогенних ландшафтів Заходу України / В. В. Попович // Перспективи розвитку лісового та садово-паркового господарства: тези наук. конф. (до 155-річчя від дня народження Пашкевича В. В.) - Умань 2012. - С. 144-146.

36. Попович В. В. Проблемы фитомелиорации свалок / В. В. Попович // Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2012» (9-13 апреля 2012 г.). Секция «География». - М.: МАКС Пресс, 2012. - С. 2.

37. Попович В. В. Горіння полігонів твердих побутових відходів як загроза здоровю людини та фактор техногенного навантаження на довкілля / В. В. Попович, В. П. Кучерявий // Международная научно-практическая конференция «Рекультивация сложных техноэкосистем в новом тысячелетии: ноосферный аспект». 29-30 травня 2012 р. м. Дніпропетровськ, 2012. - С. 220-225.

38. Попович В. В. Дослідження потужності еквівалентної дози фотонного іонізуючого випромінювання на сміттєзвалищах у межах Західного Лісостепу України / В. В. Попович // І Міжнародна науково-практична конференція "Екологічна безпека як основа сталого розвитку суспільства". - Львів, 2012. - С. 138-140.

39. Попович В. В. Дослідження горіння полімерних відходів / В. В. Попович // Обєднання теорії та практики - запорука підвищення боєздатності оперативно-рятувальних підрозділів: збірник тез Всеукраїнської науково-практичної конференції. - Х.: НУЦЗУ, 2013. - С. 293-294.

40. Попович В. В. Техноедафотопи сміттєзвалищ та їх вплив на природні фітомеліоративні процеси / В. В. Попович // Матер. Третьої Міжнар. наук.-практ. конф. «Рослини та урбанізація» (м. Дніпропетровськ, 19-20 березня 2013 р.). - Дніпропетровськ, 2013. - С. 27-28.

41. Попович В. В. Развитие лекарственных растений на Львовском городском полигоне твердых бытовых отходов / В. В. Попович // «Лекарственные растения: фундаментальные и прикладные проблемы» : матер. І Международной научной конференции (21-22 мая 2013 г., г. Новосибирск) / Новосиб. Гос. Аграр. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГАУ, 2013. - С. 88-90.

42. Попович В. В. Экологические особенности развития плодовых растений на свалках и терриконах угольных шахт / В. В. Попович // «Современные сорта и технологи для интенсивных садов» : мат-лы междунар. науч. - практ. конф., посв. 275-летию А. Т. Болотова (15-18 июля 2013 г., г. Орел). - Орел: ВНИИСПК, 2013. - С. 179-182.

43. Попович В. В. Мониторинг свалок - неотъемлемая составляющая предупреждения чрезвычайных ситуаций / В. В. Попович // Сб. мат-лов IV международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (г. Кокшетау, 17 октября 2013 г.). - Кокшетау: КТИ МЧС РК, 2013. - С. 88-89.

44. Попович В. В. Фитомелиорация в зоне влияния свалок Западной Лесостепи Украины / В. В. Попович // «Инновации и технологии в лесном хозяйстве» ITF-2014. Тезисы докладов IV Международной научно?практической конференции, 27-28 мая 2014 г., Санкт-Петербург, ФБУ «СПБНИИЛХ». СПБ.: СПБНИИЛХ, 2014. - С. 99.

45. Попович В. В. Мікроміцети осередків горіння Львівського сміттєзвалища / В. В. Попович // «Авіа-2015» : матеріали ХІІ Міжнар. наук.-техн. конф. (28-29 квітня 2015 року, м. Київ). - К.: НАУ, 2015. - С. 1772-1776.

46. Попович В. В. Техногенна небезпека полігонів твердих побутових відходів / В. В. Попович // «Надзвичайні ситуації: безпека та захист» : матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. з міжнар. участю (9-10 жовтня 2015 року, м. Черкаси). - Черкаси: ЧІПБ НУЦЗ України, 2015. - С. 142-144.

47. Попович В. В. Біоіндикація едафічних умов сміттєзвалищ за допомогою вивчення життєдіяльності дощових червяків / В. В. Попович // «Новітні досягнення біотехнології та нанофармакології»: тези доповідей ІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (м. Київ, 22-23 жовтня 2015 р.). - К. : Вид-во «Мегапринт», 2015. - С. 93-94.

48. Попович В. В. Екологічна небезпека фільтрату сміттєзвалищ / В. В. Попович // «Екологічна безпека як основа сталого розвитку суспільства. Європейський досвід і перспективи»: тези доповідей ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (м. Львів, 4-6 листопада 2015 р.). - Львів: Вид-во ЛДУБЖД, 2015. - С. 165-166.

Патенти на корисну модель

49. Пат. 76642 Україна, МПК G 01 N 9/36. Пристрій для вимірювання щільності ґрунту / Попович В. В., Кучерявий В. П.; - № u201207857; заявл. 26.06.2012; опубл. 10.01.2013, Бюл. №1. - 4 с.

50. Пат. 83327 Україна, МПК G 01 N 9/36. Пристрій для вимірювання липкості ґрунту / Попович В. В., Кучерявий В. П.; - № u201212259; заявл. 26.10.2012; опубл. 10.09.2013, Бюл. №17. - 4 с.