Полигоны и свалки отходов производства и потребления стали неотъемлемой частью ландшафтов городских поселений. Общая площадь земель, занятых под свалки и полигоны только в Московской области составляет более 680 га, площадь загрязненных земель в зоне их воздействия превышает 5 000 га.Созданные в процессе техногенеза или возникшие как его побочный результат отходы производства и потребления – искусственные (техногенные) вещества, выброшенные или вывезенные на свалки, или полигоны, взаимодействуют со всеми элементами экосферы, образуют новую природно-техногенную систему. В результате процессов биохимического разложения органической составляющей твердых бытовых отходов образуются биогаз и фильтрат, содержащие токсичные вещества. Перенос вредных веществ, образующихся в местах размещения отходов, происходит в биосфере посредством взаимодействия ее зависимых и независимых друг от друга элементов, что может быть проиллюстрировано схемой, приведенной на рис.1. Первыми токсичную нагрузку воспринимают неживые элементы экосистемы: атмосфера, гидросфера и литосфера. Затем токсичные вещества через почву, воду и воздух поступают в растения, микроорганизмы, организмы животных, птиц рыб и людей (зависимые элементы биосферы).  В результате этих воздействий происходит разрушение биотопов, распространенных на данной территории, отмечается исчезновение одних видов растений и животных и замещение их другими видами, при этом совсем не обязательно, что бы живые организмы находились в непосредственном контакте или близости со свалкой. Изменение природного разнообразия и гидрогеологического режима грунтовых вод часто становится причиной заболачивания территорий и более глубоких изменений в геосфере. Люди, попадающие под негативное влияние свалок, испытывают ухудшение здоровья, что подтверждается данными наблюдений санэпидемстанций.

Рис.1. Схема движения токсичных веществ, производимых свалкой, в элементах экосистемы.

По своему назначению полигоны ТБО специально предназначены для защиты среды обитания человека (природных или антропогенных ландшафтов) от негативного воздействия отходов. Их следует рассматривать как опасные строительные объекты 1 класса ответственности, требующие разработки специальных средств инженерной защиты [1]. Ошибки при разработке раздела ОВОС,  аварии или отказ работы защитных систем инженерной защиты этих объектов приводит к негативным изменениям экосистем различного уровня. Поэтому при проектировании, строительстве, эксплуатации и рекультивации этих объектов требуется реализация принципов геоэкологического проектирования, которое позволит обосновать адекватность принимаемых решений и обеспечить создание контролируемых и управляемых природно-техногенных систем.

Строительное освоение территорий, занятых старыми свалками и полигонами, также следует рассматривать как один из видов прирозащитного строительства, так как в процессе освоения этих территорий одновременно решается проблема обеспечения экологической безопасности и предусматривается разработка и реализация элементов инженерной защиты. Под экологическим проектированием мы понимаем  проектирование пространственно-временной природно-техногенной системы (ПТС), предусматривающее включение инженерного сооружения,  как техногенной составляющей в природную систему, либо в уже существующую природно-техногенную систему, обеспечивающее экологическую безопасность  функционирования на всех этапах ее жизненного цикла.

Основой реализации экологического проектирования должна стать система новых нормативных документов, содержащая технические регламенты, строительные нормы, указания и рекомендации, ориентирующие  заказчика, проектные институты, строительные фирмы, проектировщика на действия, призванные обеспечить рациональное использование природных ресурсов, оптимальное средообразование, сохранение среды обитания человека и обеспечение экологической безопасности. Эта цель и принципы провозглашены и Федеральным Законом № 184-Ф3 «Об основах технического регулирования в РФ».

Существующая нормативная база, регламентирующая организацию полигонов ТБО и строительное освоение территорий бывших свалок, не достаточна и не соответствует современным требованиям. Выполнение требований СанПиН обеспечивает гигиенический подход к территории и условиям работы обслуживающего персонала в местах размещения отходов. При новом подходе к проектированию эти документы должны содержать набор показателей, регламентирующий содержание органических и вредных веществ в отходах, допущенных к размещению на полигонах, достаточные для того, чтобы было возможно предварительно определить степень негативного воздействия на компоненты окружающей среды и обосновать необходимые инженерно-технические мероприятия и организационные меры защиты

Гигиенический подход к проектированию позволяет оценить негативные последствия размещения отходов или старых мест размещения отходов (свалок и полигонов) на здоровье людей, занятых в производственном цикле, или проживающих в границах негативного воздействия существующих природно-техногенных систем. Эти оценки — уровень загрязнения атмосферного воздуха, уровень загрязнения сточных вод, почв, грунтов устанавливаются  с позиций «гигиенических параметров» и не учитывают возможные изменения геологической среды при длительном воздействии этих объектов.

К санитарно-гигиеническим показателям, устанавливаемых санитарными службами, относятся следующие показателям вредности: органолептический, общесанитарный, фитоаккумуляционный (транслокационный), водно-миграционный, миграционный воздушный, санитарно-токсилогический.

Органолептический показатель вредности характеризует изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фитотестрастений на прилегающих участках действующего полигона,  территории закрытого полигона, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха грунтовых и поверхностных вод.

Общесанитарный показатель отражает процессы изменения биологической активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков.

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территорий закрытых полигонов и свалок в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания.

Вводно-миграционный показатель вредности выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и грунтовые воды.

Миграционный воздушный показатель отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениям и газами.

Санитарно-токсилогический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов, действующих в комплексе.

Предполагается, что при текущем санитарном надзоре, возможно выявит неблагополучные ситуации, которые могут сложиться на территории, определить необходимость проведения работ и мероприятий, направленных на исправление ситуации, определить размеры штрафов за нарушения требований и ущерб. Однако, как показывает анализ ситуации, сложившейся на территориях размещения отходов, этот подход не обеспечивает экологической безопасности населения и окружающей среды, негативные воздействия свалок продолжают возрастать и распространяться на все более обширные территории.

При реализации экологического проектирования поиск целесообразного планировочного решения и инженерных средств обеспечения экологической безопасности объекта основан на многовариантной проработке технологических и конструктивных решений с учетом возможных экологических рисков от их реализации и санитарно-гигиенических требований к условиям труда лиц, занятых в производственном цикле и находящихся в зоне влияния объекта. На основании рассмотрения нескольких вариантов инженерной защиты ПТС выбор наиболее целесообразного проекта  выполняется экспертным путем с привлечение средств государственной (региональной) и общественной экологической экспертизы и аудита.

Таким образом, реализация экологического проектирования должна опираться на нормативно-техническую базу, содержащую указания и рекомендации, ориентирующие  заказчика, проектные институты, строительные фирмы, проектировщика на действия, признанные обеспечить рациональное использование природных ресурсов, оптимальное средообразование, сохранение среды обитания человека и обеспечение экологической безопасности.

В основу разработки принципов экологического проектирования положены общие, взаимосвязанные принципы экологической безопасности населения и охраны природы. Структурная схема представлена на рисунке 2.

Рис. 2.Структура основных принципов экологического проектирования.

Приоритет экологической безопасности населения установлен основным законом об охране окружающей среды и провозглашен Федеральным Законом № 184-Ф3 «Об основах технического регулирования в РФ», принятого Государственной Думой (15.12.02), одобренного Советом Федерации (18.12.02) и подписанного Президентом РФ (27.12.02), в котором основное внимание уделяется экологической безопасности и безопасности эксплуатации зданий и сооружений. Соблюдение этого принципа ставит вопросы обеспечения экологической безопасности и как ее основной составляющей при проектировании, эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения отходов производства и потребления, на первое место. Это означает, что на всех этапах жизненного цикла этих объектов должны быть предприняты все необходимые мероприятия по инженерной защите.

Охрана природы – общественно необходимая деятельность, затраты государства на охрану природы не менее важны, чем другие социальные, экономические, хозяйственные, политические затраты и расходы на оборону и защиту населения от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Реализация этого принципа требует приведения в действие экономических рычагов федерального и региональных уровней, т.к. полигоны захоронения отходов размещаются по территориальному принципу и затрагивают интересы жителей, которые не производят отходы, но вынуждены проживать на территориях размещения этих объектов.

Принцип превентивности природоохранных мероприятий определяет, что негативные воздействия и их последствия легче и дешевле предупредить, чем устранить. О необходимости немедленной реализации этого принципа свидетельствует ситуация, сложившаяся на территориях старых полигонов и несанкционированных свалок. Площадь территорий, подвергнутых негативному воздействию, в несколько раз превышает площадь территории непосредственно занятой отходами, и распространяется на все элементы биосферы.  Причем эти воздействия выходят за пределы толерантности экосистем.

Принцип историчности. Организация и реализация мероприятий инженерной защиты окружающей среды при размещении полигонов ТБО должны базироваться на знаниях естественной истории формирования ландшафта и изменениях, которые он претерпел в результате антропогенных воздействий. Особое внимание следует обращать на геодинамические функции геологической среды и прогноз развития возможных опасных экзогенных процессов. Реализация этого принципа возможна на основе результатов данных мониторинга и специальных карт прогноза развития экзогенных геологических процессов.

При рекультивации территорий старых полигонов и свалок принцип историчности должен быть реализован в первую очередь, что связано с масштабами негативных воздействий и их последствиями. Во многих случаях эти воздействия приводят к активизации опасных геологических процессов и необратимым изменениям. Пренебрежение принципом историчности может  привести, к тому, что принятые меры по охране окружающей среды будут недостаточны, а средства инженерной защиты не эффективны.

Принцип системности. Полигоны ТБО это сложно организованные природно-техногенные системы открытого типа, включающие комплекс взаимосвязанных элементов. имеющие условные границы между составляющими, которые могут передвигаться в зависимости от решаемой задачи. Реализация принципа системности служит основной геоэкологического проектирования полигонов ТБО.

Принцип оптимизации. Охрана окружающей среды задача эколого-экономическая, следовательно, ее решение может быть получено на основе решения оптимизационных задач. К таким задачам, например, относятся:

— определение места размещения нового полигона и его мощности  с позиций соответствия площадки геоэкологическим требованиям, социальным условиям, а также пути доставки отходов из мест их образования;

— определение эффективных инженерных и технологических решений природозащитных элементов: конструкции защитных экранов основания и поверхности карт размещения отходов, систем сбора и очистки фильтрата, сбора и утилизации биогаза;

— определение направления и методов рекультивации территории старых полигонов и несанкционированных свалок.

Принцип комплексности это один из основных принципов геоэкологического проектирования, который должен соблюдаться при проектировании пространственно-временной ПТС. Необходимость его соблюдения обусловлена тем, что геотехнические системы это открытые системы, обладающие внутренними взаимосвязями и взаимодействием компонентов структурных подсистем. Одновременно они связаны  с более крупными и соседними геосистемами.

Следуя этому принципу, геоэкологическая безопасность ПТС рассматривается последовательно от низшего (микро уровня) к высшему (макро) уровню. Научная обоснованность этого подхода к проблемам строительного освоения техногенно загрязненных территорий обоснована автором и доказана к.т.н. Щукиным С.Н. в диссертационной работе, посвященной вопросам формирования геоэкологической безопасности (Щуки С.Н., 2003 г.) при строительстве городских автомагистралей на территориях, занятых техногенными грунтами.

Принцип управления. Предполагает в составе проекта блока управления, включающего систему мониторинга и регулирования процессов. Сложность реализации принципов управления обусловлена необходимостью сочетания процессов саморегуляции природной составляющей ПТС и процессами управления технической составляющей, т.к. эти системы относятся к открытому типу. Открытый характер систем предполагает тесную связь с другими геосистемами, характеризующеюся  непрерывным обменом веществом, энергией и информацией.

Специфической особенностью функционирования ПТС, образованных размещением полигонов захоронения отходов производства и потребления,  является их жизненный цикл. В жизненном цикле полигона или свалки могут быть выделены две основные фазы: 1-ая активная фаза; 2-ая пассивная. Активная фаза включает период строительства, эксплуатации и рекультивации полигона. Ее длительность определяется проектом и составляет 20 – 30 лет. При этом необходимо учитывать, что проект эксплуатации это составляющая часть проекта строительства, т.к. полигон это грунтовое сооружение, возводимое из техногенных грунтов, свойства которых изменяются в процессе эксплуатации, рекультивации и пассивной фазы.

Пассивная фаза проектирования полигона ПТО начинается с момента выбора площадки под полигон, выполнения инженерных изысканий, обоснования ее пригодности для размещения объекта и предварительной оценки воздействия на окружающую среду. Второй этап пассивной фазы наступает после закрытия полигона и длится до тех пор, пока негативнее воздействия не будут превышать фоновых значений. Длительность этого периода зависит от морфологического состава отходов и оценивается от 50 до 100 лет. За это время биохимические процессы разложения органической составляющей отходов заканчиваются, и достигается полная минерализация техногенных грунтов. В связи с этим, важное значение имеет определение целевого направления использования территории после вывода полигона из эксплуатации и проведения рекультивационных работ.

Поэтому «Проект» должен распространяться на все фазы жизненного цикла объекта и включать:

— инженерные изыскания;

— проект строительства;

— проект эксплуатации;

— проект рекультивации.

Каждая составляющая «Проекта» должна быть обеспечена нормативно-технической базой, позволяющей обеспечить достижение поставленной цели.

Целостность, системность и взаимосвязь основных принципов определяют процесс экологического проектирования ПТС, входящих в нее конструкций и сооружений, предполагая рассмотрение их воздействия на природу и обратного влияния изменений природы на технологические процессы, состояние конструкций и здоровье людей.

Экологическое проектирование ПТС «Полигон» носит отраслевой и территориальный характер. Отраслевой характер объекта определяется его принадлежностью к хозяйственной сфере города. Территориальная принадлежность определяется местом расположения. В этом уже скрыто противоречие, которое с одной стороны определено стремлением отрасли избавиться от своих отходов наиболее дешевым способом, и с другой стороны нежеланием территорий располагать у себя эти объекты.

Экологическая безопасность полигонов ТБО