"Легко ли захоронить мусор?"

(по материалам статьи Дж. Ли и Э. Ли "Оценка способности захоронений, изолированных согласно минимальному стандарту загрязнять среду: альтернативные подходы к захоронению мусора")

Как уже знают читатели, одним из наиболее перспективных способов устранения мусора считается помещение его на специальные участки хранения, которые должны быть для соблюдения всех экологических и гигиенических требований настолько обустроенными, что назвать их свалками и язык-то не повернется. Обычно их называют полигонами захоронения либо просто захоронениями; в английском же языке имеется для них специальное слово: “landfill”, буквально означающее “наполнение земли”. Такое “наполнение” позволяет обойтись без образования сверхвысокотоксичных фуранов и диоксинов, а заодно сохранить заключенные в мусоре ресурсы для возможного будущего использования. Но не приходится, конечно, думать, что захоронения не создают для человека и окружающей среды своих, специфичных проблем.

Краткий обзор этих проблем и возможных путей их решения мы попытаемся сейчас здесь представить, воспользовавшись материалами публикаций доктора наук Дж. Фреда Ли, занимающегося проблемами захоронения мусора и воздействия его на качество подземных вод с 1960-х годов, а также его постоянного сотрудника и соавтора — доктора Энн Джонс-Ли. Оба они, помимо проведения различных исследований, долгое время преподавали экологическую инженерию в различных университетах, а теперь возглавляют собственную консультативную фирму.

Речь пойдет о захоронениях так называемых твердых бытовых (или муниципальных) отходов, сокращенно — ТБО; то есть о тех самых отходах, которые создаем мы с вами, рядовые граждане, в процессе своего повседневного существования. Итак, два главных направления отрицательного воздействия скоплений мусора — это воздействия через воздух и через воду. С первыми все более или менее ясно: в отходах происходит процесс ферментации (попросту говоря, они гниют), в результате чего выделяются различные более или менее вредные и дурно пахнущие газы. Отходы разносит ветром, как в виде макроскопических частиц, так и в виде пыли. Все это, разумеется, отнюдь не делает свалку приятным соседством; ведь даже со всех сторон плотно закупоренное захоронение будет испускать летучие составляющие, пока оно заполняется, а этот период составляет полтора — два десятка лет.

Вторая разновидность воздействия на первый взгляд не столь заметна, но, возможно, еще более опасна. Очевидной она становится не сразу, потому что поражает невидимые глазу подземные воды. Дело в том, что хотя отходы, условно говоря, и сухие, но какой-то процент влаги в них все же есть. Более того, на них продолжает концентрироваться атмосферная влага, идет дождь, их может подмыть все теми же подземными водами из-под земли. И тогда начинается процесс, известный под названием выщелачивания, хотя к щелочам, в общем-то, он не имеет прямого отношения. Это попросту процесс перехода отдельных компонентов твердых веществ в омывающую их жидкость с образованием раствора, как правило, разумеется, водного. Раствор, образующийся в результате выщелачивания растворимых веществ из твердых бытовых отходов, принято именовать фильтратом.

А теперь посмотрим, из чего состоит наш бытовой мусор. Едва ли не в первую очередь — из огромного количества искусственно синтезированных веществ. Общее их количество исчисляется десятками, если не сотнями тысяч, тогда как количество веществ, чье воздействие на живых существ можно считать сколько-нибудь изученным и на содержание которых в питьевой или иначе используемой воде установлены нормативы — десятками, или, в лучшем случае, сотнями (в США стандарты качества питьевой воды, например, включают около 100 веществ). Сплошь и рядом здесь же оказываются и вовсе небезопасные соединения, которым прямой путь был бы при иных обстоятельствах в отдельные захоронения, специально предназначенные для особо опасных отходов. Но как, скажем, удалить пестицид, которым хозяин дома травил на лужайке перед домом не приглянувшихся ему жучков, с обрезков состриженной газонокосилкой травы?.. И вот все это множество веществ охотно переходит в фильтрат, непредсказуемо при этом изменяясь и взаимодействуя друг с другом, и попадает в почвенные воды. А воды эти затем выходят на поверхность источниками и ручьями, колодцами и артезианскими скважинами. И те, кто пользовался водой из этих источников — для питья ли, или для бытовых надобностей, или для сельскохозяйственных работ — обнаруживают, что пользоваться этой водой уже нельзя. А то и еще хуже — не обнаруживают этого сразу, и вода начинает неприметно наносить им ущерб...

В свое время в Соединенных Штатах успели устроить большое количество самых обыкновенных наземных свалок — не меньше, наверное, чем их сейчас есть в России. Потом начали просто закапывать мусор в землю, чтобы избавиться от той части вредных воздействий, что передаются по воздуху — запаха, пыли и частиц мусора. Сейчас такие “подземные свалки” именуют “классическими санитарными захоронениями”. Когда осознали, что эти неизолированные захоронения, как и обычные свалки, активно загрязняют выделяющимся из них фильтратом подземные воды, то на будущее стали принимать законы, устанавливающие все более и более строгие правила того, как следует избавляться от мусора. А уже существующие свалки и захоронения решили прикрыть хотя бы сверху плотным непроницаемым покрытием, чтобы внутрь не проникали осадки, продолжая процесс выщелачивания и, соответственно, загрязнения. Для того, чтобы финансировать эти работы по переустройству, а иногда и полному извлечению мусора из захоронения с дальнейшей его переработкой (а также осуществлять другие операции по обезвреживанию опасных отходов), был в 1980-м году создан специальный фонд, получивший название Суперфонда, финансируемый за счет особого налога на химическую и нефтехимическую промышленность и оперирующий очень немаленькими суммами, исчисляемыми миллиардами долларов.

Действующий ныне американский закон именуется RCRA — Акт по сохранению и восстановлению ресурсов. Первая его версия была подготовлена Агентством по защите окружающей среды США (АЗОС) и принята американским парламентом еще в 1976 г., а последние уточнения добавлены в 1991-ом, и в их числе — Раздел D, установивший на первый взгляд достаточно суровые минимальные нормы для захоронений твердого бытового мусора. Чтобы избавиться от вредного фильтрата, в Разделе D была принята концепция “сухого захоронения” (“dry tomb” — буквально “сухая могила”). Дно и стенки захоронения могут быть однослойными, но слой этот обязательно должен быть композитным, то есть сформированным из нескольких материалов с разными изолирующими свойствами. Наружная часть композитного слоя состоит из специально уплотненной глины, которая не должна пропускать воду быстрее, нежели со скоростью 0,000001 см/с, и толщина ее не должна быть менее двух футов (ок. 60 см).

Внутри захоронение выложено пленкой из пластика, чаще всего — высокоплотного полиэтилена, также строго определенной толщины. Пленка эта расположена наклонно, так что фильтрат, неизбежно образующийся в захоронении, пока оно заполняется мусором и, значит, открыто сверху, стекает в углубления дна и отсасывается оттуда специальной системой, после чего проходит обезвреживание.

После окончательного заполнения захоронение закрывают покрытием, устроенным сходным образом, а на покрытие насыпают землю, где можно высадить траву и кусты, разбить парк или площадку для гольфа, так что и площадь, на которой устроено захоронение, не пропадет зря. Система удаления фильтрата продолжает функционировать, и, согласно Разделу D, хозяин захоронения должен по крайней мере в течение 30 лет наблюдать за ним, осуществляя необходимый уход, и следить за состоянием подземных вод вниз по течению от своего захоронения, устроив для этого ряд мониторинговых колодцев.

На первый взгляд, вся система выглядит солидно и надежно. Сотрудники Агентства по защите окружающей среды были в ней настолько уверены, что разрешили возводить обустроенные таким образом захоронения практически в любом геологическом окружении — в том числе и незащищенном, то есть таком, где основание захоронения может контактировать с подземными водами. К тому же стоимость избавления от мусора с помощью подобных захоронений оказалась по американским меркам невелика — от 20 до 40 долларов за тонну, что сразу сделало захоронения очень привлекательными как в глазах фирм, занимающихся их проектированием, постройкой и эксплуатацией, так и в глазах рядовых граждан, производителей мусора, которые благодаря этому смогли меньше платить за вывоз своего мусора мусорными компаниями. Однако специалисты в области инженерной экологии, и в их числе доктора Ли и Джонс-Ли, сразу увидели в ней ряд очень существенных изъянов. Настолько существенных, что обустроенное таким образом захоронение просто не смогло бы исполнить то, для чего было, собственно, предназначено — обезопасить людей и окружающую среду от находящихся в захоронении отбросов.

Главной ошибкой оказалась неверная оценка того времени, в течение которого отходы в захоронении будут оставаться опасными для окружающей среды. Независимые специалисты по твердым отходам утверждают, что опасность будет сохраняться... практически вечно! Не так легко этому в первый момент поверить? Но вот достоверный факт: свалки, устроенные в эпоху древней Римской Империи, около 2000 лет назад, все еще продолжают образовывать фильтрат, содержащий опасные для здоровья вещества. Две тысячи лет — это очень большой срок. Но эти свалки были обычными, открытыми; никакая уплотненная глина и тем более полиэтилен их не защищали. Тогда как в “сухом” захоронении, куда влага извне попадает все-таки с достаточно ограниченной скоростью, выщелачивание и ферментация сильно замедляются. Точнее, они продолжают идти с достаточной активностью, чтобы фильтрат из такого захоронения был способен загрязнять подземные воды, но зато срок, в течение которого мусор продолжает оставаться опасным, возрастает в неопределенное число раз. Поэтому “практически вечно” — не преувеличение; это просто то, что есть на самом деле.

А раз так, то тридцатилетний срок наблюдения за закрытым захоронением становится просто смехотворным. Система сбора фильтрата подвержена поломкам, пластиковая изоляция старится, становится ломкой, в ней появляются трещины. Глиняный же слой, по сути, не препятствует продвижению фильтрата в окружающую среду, а лишь замедляет его. При проницаемости глины 10-7 см/с фильтрат проникает сквозь нее со скоростью около 1 дюйма (2,5 см) в год. Плотность глины можно сделать и большей, но это, как оказалось, практически не сказывается на скорости проникновения сквозь нее фильтрата. Просто вместо того, чтобы просачиваться микроскопическими струйками между частичек глины (этот процесс называется адвекционным транспортом), он начинает перемещаться преимущественно посредством молекулярной диффузии. Даже если повысить толщину глиняного слоя с минимальных 60 см, требуемых Разделом D, до трех, а то и десяти метров (некоторые компании, стремясь повысить привлекательность своих захоронений в глазах контролирующих организаций и потребителей, идут и на такое), это лишь еще больше отсрочит загрязнение подземных вод фильтратом, но отнюдь его не предотвратит. Проблема просто будет передана в наследство еще более отдаленным потомкам.

Но, может быть, фильтрат в захоронении не сможет образоваться и поэтому просачиваться наружу будет нечему? На это, к сожалению, рассчитывать не приходится. К покрытию захоронения относится все то же, что и к изоляции дна и сторон — рано или поздно оно непременно начнет пропускать влагу. Это неизбежно даже в сухом климате, хотя в Разделе D RCRA официально утверждается, что в захоронениях, расположенных там, где годовой уровень осадков не превышает 25 дюймов (62,5 см), фильтрат не образуется. Это ошибка, поскольку исследования, проведенные на захоронениях в штате Калифорния (известном жарким и местами засушливым климатом), показали, что 80 % из них успели уже загрязнить подземные воды фильтратом. Образуется он хотя и медленнее, чем во влажных районах, однако все-таки образуется. Даже если дожди в районе захоронения идут не часто, то все равно во время каждого дождя влаги в воздухе вполне достаточно, чтобы она проникала в захоронение. Более того, было даже выяснено, что при годовом уровне осадков менее 25 см (это уже климат, приравненный к пустынному) фильтрат все равно образуется! Иной раз мусор в захоронении может выглядеть вполне сухим, потому что влажность внутри не настолько велика, чтобы вода выступала наружу. Однако внутри отдельных частиц и предметов мусора происходит все же движение влаги, она переходит от предмета к предмету — и в результате на дне образуется вполне существенное количество фильтрата...

Итак, загрязнение подземных вод фильтратом при использовании захоронения, устроенного по минимальным требованиям Раздела D (или даже превышающего эти требования, но использующего тот же основной принцип), непременно произойдет, это только вопрос времени. Тогда важно вовремя обнаружить это загрязнение, чтобы принять меры. Так вот, это сделать при помощи той системы мониторинга, которую применяет большинство американских устроителей захоронений (с благословения контролирующих органов), тоже невозможно! Мониторинг осуществляется с помощью устроенных в земле колодцев для отбора проб, размещенных вдоль линии, расположенной не далее 150 м от захоронения, вниз по направлению перемещения подземных вод. Колодцы же принято размещать на расстоянии десятков или даже сотен метров друг от друга. Такой порядок пошел со времени переустройств классических санитарных захоронений, которые, будучи неизолированными, протекают всей площадью основания. Для изолированного захоронения он уже не годится, поскольку изолированное захоронение протекает точечно, в тех местах, где изоляция нарушилась. Каждая протечка дает неширокий, постепенно расширяющийся шлейф загрязняющих веществ, который вполне может пройти между далеко разнесенными колодцами и остаться незамеченным. Если же геологическая структура почвы в месте расположения захоронения такова, что не позволяет точно определить пути распространения подземных вод (а Раздел D, напомним, разрешает устройство захоронений в любом геологическом окружении), то мониторинг при помощи колодцев становится и вовсе бесполезным.

Так что же делать, неужели защитить среду от мусора совершенно невозможно? Это совсем не так; однако, по-видимому, ее не удастся защитить задешево. Доктора Ли и Джонс-Ли совершенно однозначно указывают на то, что необходимо создание специальных целевых вкладов или фондов (возможно, по образцу уже упоминавшегося выше Суперфонда), которые могли бы обеспечить все необходимые мероприятия по уходу за захоронением и, в случае надобности, работы по его ремонту, переустройству либо полному извлечению и переработке мусора в течение неопределенно долгого времени.

Практически единственная возможность добыть средства для таких фондов — это повысить оплату за помещение мусора в захоронение. Срок активного функционирования захоронения, пока оно принимает в себя мусор, составляет около 20 лет, и за это время можно собрать достаточно серьезные суммы, если поднять оплату в 5-6 раз. Конечно, это оказался бы огорчительный факт для большинства рядовых потребителей — производителей мусора... но мудрее все же было бы не огорчаться. Во-первых, при нынешней ситуации совершенно несправедливо распределяется тяжесть последствий образования мусора. Основные его производители — жители городов, как правило, независимые от источников воды, находящихся вблизи от захоронений. Пострадают же те, кто живет в окрестностях захоронений, причем в большинстве случаев даже не сегодня, а будет жить в более или менее отдаленном будущем. Если посмотреть на проблему с этой стороны, увеличение платы за сдачу мусора уже язык не повернется назвать несправедливым.

Во-вторых, с точки зрения защиты окружающей среды наиболее благоприятная стратегия избавления от мусора — это уменьшение его количества за счет как меньшего первоначального производства, так и повторного использования либо переработки мусора уже произведенного. Однако стоимость проведения в жизнь этой стратегии — 100-120 долларов за тонну, то есть конкурировать экономически с искусственно, как мы убедились, заниженной ценой захоронения мусора в соответствии с правилами Раздела D она никак не может. Но если цена помещения мусора в захоронения будет повышена и доведена до реальной — переработка, сокращение количества мусора и повторное использование выбрасываемых предметов вновь вступят в свои права и тех же захоронений понадобится еще и меньше, а те, что останутся, будут функционировать дольше.

Желательно, конечно, избежать ситуаций, когда потребуется масштабное и дорогостоящее вмешательство наподобие полной эксгумации содержимого захоронения. В статье двух экологических инженеров даются рекомендации по такому устройству захоронений, которое позволило бы максимально предохранить их от утечек. Один из наиболее перспективных способов — устройство изоляции захоронения не из одного, а из двух композитных слоев, аналогичных по конструкции. Конечно, простое увеличение числа слоев изоляции было бы совершенно бесполезно, ведь оба слоя старятся практически одинаково и оба не вечны. Но фокус состоит в том, что между двумя слоями расположена система обнаружения протечек. Стоит фильтрату просочиться сквозь внутренний слой изоляции, как эта система подаст сигнал и позволит произвести ремонтные работы задолго до того, как будет пройден наружный слой. Подобным же образом может быть снабжено системой обнаружения утечек и покрытие захоронения, что позволит в действительности прекратить поступление воды в захоронение — при условии, разумеется, что стоит системе обнаружения показать наличие проникающей в захоронение жидкости, как тут же принимаются необходимые меры для пресечения протечки.

Еще один рассматриваемый подход представляет собой полную противоположность концепции “сухого захоронения” и именуется “влажной камерой” (“wet cell”). Он основан на непрерывном откачивании образующегося фильтрата, с последующим пропусканием этого фильтрата сквозь отходы (которые для использования этого метода необходимо предварительно измельчить) вновь, снова и снова. Что это дает? Значительное ускорение процессов выщелачивания и особенно ферментации и, соответственно, увеличение количества образующегося в отходах свалочного газа. Газ этот можно собирать и использовать, так как большую его часть составляет метан.

Примерно через пять лет выделение газа прекращается, и после этого доктора Ли и Джонс-Ли советуют прекратить пропускание сквозь отходы фильтрата и начать промывку их чистой водой. При таком ускоренном, можно сказать, “насильственном” промывании отходы могут стать безопасными, потеряв все вредные или разлагающиеся вещества, уже за вполне обозримый отрезок времени. Этот подход вполне можно сочетать с двойной изоляцией и, конечно, при любом варианте необходимо озаботиться более надежной, чем принятая, системой мониторинга подземных вод, повысив на порядок, а то и на два, частоту их размещения и обеспечив взятие проб с различных подземных уровней (горизонтов). Только при этих условиях можно быть в какой-то степени уверенным, что даже если загрязнение произойдет, оно будет хотя бы вовремя обнаружено.

Кстати, способ, похожий на “влажную камеру”, Ли и Джонс-Ли предлагают и для классических, неизолированных санитарных захоронений — свободное пропускание влаги сквозь отходы с непрерывной откачкой фильтрата, пока мусор в результате интенсивного промывания не сделается достаточно безопасным. Это достаточно трудоемко, но простое сооружение поверх классических захоронений современных покрытий не принесло практически никаких результатов, да и попытки разбивать поверх них парки или площадки для гольфа тоже не увенчались успехом — слишком уж тонок слой почвы над покрытием, не более полуметра.

Не оставляют без внимания авторы и проблему загрязнения, передающегося по воздуху, — оставшихся неуловленными газов, запахов, пыли и мелких частиц мусора. В их статье указывается, что каждое захоронение должны окружать “буферные земли”, принадлежащие владельцу захоронения и не используемые для размещения жилья или постоянного места работы. Диаметр буферных земель, по их мнению, должен быть не менее мили, желательно же — двух миль (около 3,2 км).

Как видим, избавляться от произведенного в повседневной жизни мусора — дело чрезвычайно нелегкое. Здесь мы вкратце познакомились с проблематикой, связанной всего лишь с одним, не самым грозным видом отходов (существуют ведь еще и отходы промышленные, медицинские, опасные отходы). Можно было бы радоваться, что кто-то уже прошел этот путь проб и ошибок, отыскал не самые простые, зато надежные способы, предоставил советы и рекомендации... Но сумеет ли Россия воспользоваться результатами чужих трудов, пройти свой путь, не наступая заново на те же «грабли»?