Почвы территорий полигонов твердых бытовых отходов и их экология

министерство образования и науки 
российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖнЫй ФедераЛЬнЫй университет»

О. С. БезуглОва, Д. г. НевиДОмСкая,  
и. в. мОрОзОв

ПОЧвЫ ТерриТОриЙ ПОлигОНОв 

ТверДЫХ БЫТОвЫХ ОТХОДОв  

и иХ ЭкОлОгия

ростов-на-дону
издательство Южного федерального университета
2010

удк 631.4
ббк  51.21 
б 39
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Южного федерального университета

рецензенты:
доктор технических наук, профессор Н. С. Серпокрылов; 
доктор сельскохозяйственных наук, профессор С. И. Колесников; 
доктор биологических наук Т. М. Минкина

Монография подготовлена и издана в рамках национального проекта  
«Образование» по «Программе развития федерального государственного  
образовательного учреждения высшего профессионального образования  
«Южный федеральный университет» на 2007–2010 гг.»

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского гуманитарного  
научного фонда в рамках гранта РГНФ 09-06-94001к/К  
по подготовке научно-популярных изданий.

Безуглова О. С., Невидомская Д. г., морозов и. в.  

б 39 
 
Почвы территорий полигонов твердых бытовых отходов и их экология. – ростов н/д: изд-во ЮФу, 2010. – 232 с.

 
ISBN 978-5-9275-0785-6

в монографии представлен анализ состояния окружающей среды ландшафтов полигонов тбо городов ростова-на-дону, аксая, батайска. особый акцент сделан на характеристике почвенного покрова. впервые для степной зоны проанализирован генезис 
почв полигонов твердых бытовых отходов, систематизированы основные воздействия, 
оказываемые на почвенный покров этих территорий. на основании подробного морфологического анализа определен вклад отдельных элементарных почвообразовательных 
процессов в преобразование почвенной массы. дана сравнительная характеристика 
физико-химических свойств, органической и минеральной составляющих почв. Проанализировано воздействие загрязнения на биологические свойства почв территорий 
полигонов тбо. обозначены основные механизмы саморегенерации для техногенно 
нарушенных почв законсервированных свалок.
 
уДк 631.4
ISBN 978-5-9275-0785-6 
ББк 51.21 
©  безуглова о. с., невидомская д. Г.,  
морозов и. в., 2010
©  оформление. макет. издательство  
Южного федерального университета, 2010

ОглавлеНие

введение ...............................................................................................................6

глава 1. ОБзОр лиТераТурЫ  .....................................................................8
1.1.  Полигоны тбо как разновидность техногенного воздействия на 
экосистему города .........................................................................................8

1.2.  виды воздействия, оказываемого полигонами тбо на почвенный 
покров прилегающих территорий .............................................................23

1.3.  основные этапы рекультивации полигонов тбо .....................................36

1.4.  некоторые аспекты классификации почв техногенных ландшафтов 
полигонов тбо и примыкающих к ним территорий ...............................38

глава 2. ОБЪекТЫ и меТОДЫ иССлеДОваНия ..............................40
2.1.  Природная характеристика исследуемой территории .............................40

2.2. объекты исследования ...............................................................................44

2.3.  Характеристика эталонного участка заповедника «Персиановская 
степь» ...........................................................................................................51

2.4. методы исследования .................................................................................52

глава 3. ЭкОлОгО-геОХимиЧеСкая ХаракТериСТика  
и ПрОвеДеНие мОНиТОриНгОвЫХ раБОТ  
На ТерриТОрияХ ПОлигОНОв ТБО ...................................................57

3.1.  оценка уровня загрязнения атмосферы (результаты снеговой съемки 
и летних атмохимических наблюдений) ...................................................57

3.2. оценка состояния инженерно-геологических условий ...........................64

3.3.  оценка состояния поверхностных и подземных вод  
(гидрохимические и гидрогеохимические исследования) ......................69

3.4.  оценка воздействия на почвы и подстилающие породы  
(результаты литохимической съемки на полигонах тбо) .......................80

3.5.  исследования эмиссии метана на действующем  
и закрытом полигонах тбо ........................................................................92

глава 4. мОрФОлОгиЧеСкие и ФизиЧеСкие СвОЙСТва 
ЧерНОземНЫХ ПОЧв, измеНеННЫХ вОзДеЙСТвием 
ТеХНОгеННОЙ ДеяТелЬНОСТи На ПОлигОНаХ ТБО ..............98

4.1.  макроморфологический (полевой) и мезоморфологический этапы 
исследования ...............................................................................................98

4.2.  микростроение и состав естественной и техногенно  
преобразованных почв ..............................................................................103
4.3.  изменение структурного состояния почв полигонов тбо  
и примыкающих к ним территорий ......................................................... 111
4.4.  изменения водно-физических показателей техногенно нарушенных 
почв полигонов тбо .................................................................................119
4.5.  реологические свойства техногенно преобразованных почв 
территорий полигонов тбо и их взаимосвязь с гранулометрическим 
составом .....................................................................................................126

глава 5. измеНеНие миНералОгиЧеСкОгО СОСТава 
ТОНкОДиСПерСНЫХ ФракЦиЙ ПОЧв ПОД вОзДеЙСТвием 
ПОлигОНОв ТБО ........................................................................................139
5.1.  минералогический состав чернозема обыкновенного карбонатного 
ненарушенного сложения .........................................................................139
5.2. минералогический состав почв полигонов тбо ...................................144

глава 6. ОСОБеННОСТи в раСПреДелеНии ХимиЧеСкиХ 
ПОказаТелеЙ ПО ПрОФилям ТеХНОгеННЫХ ПОЧв 
ПОлигОНОв ТБО ........................................................................................157

глава 7. ОргаНиЧеСкОе веЩеСТвО ПОЧв ТеХНОгеННЫХ 
лаНДШаФТОв ПОлигОНОв ТБО ........................................................170
7.1.  особенности в распределении общего гумуса и его качественный 
состав в техногенно нарушенных почвах полигонов тбо....................170
7.2.  особенности элементного состава гуминовых кислот почв 
техногенных ландшафтов полигонов тбо .............................................179
7.3.  математическое моделирование взаимной зависимости 
дисперсности и гумусности индивидуальных почвенных образцов ...185

глава 8. измеНеНие БиОлОгиЧеСкОЙ акТивНОСТи ПОЧв 
ПОД влияНием ТеХНОгеННЫХ ФакТОрОв ................................200

глава 9. ТеХНОПеДОгеНез и ОСНОвНЫе мОрФОТиПЫ 
ТеХНОгеННО НаруШеННЫХ ПОЧв лаНДШаФТОв 
ПОлигОНОв ТБО ........................................................................................209

закЛЮЧение ................................................................................................212

Литература ...................................................................................................217

Список применяемых сокращений

вз – влажность завядания
Гв – гигроскопическая вода
мГв – максимальная гигроскопическая вода
Гмс – гранулометрический состав
ППк – почвенно-поглощающий комплекс
кс – коэффициент структурности
Гк – гуминовые кислоты
Фк – фульвокислоты
са р.к. – кальций растворимых карбонатов
тG – техногенные горизонты
↓↑– техногенная турбация горизонтов
d/n – межплоскостное расстояние
Eh – окислительно-восстановительный потенциал
I – интенсивность рефлексов
ω – степень окисленности 
ПсП – полидисперсная система почв
тбо – твердые бытовые отходы
Пздот – полигон захоронения донных отложений
мПз – мусороперерабатывающий завод
мсз – мусоросжигательный завод
оск – очистные сооружения канализации
Пдк – предельно допустимая концентрация
оду – ориентировочный допустимый уровень
обув – ориентировочный безопасный уровень воздействия
сПав – синтетические поверхностно-активные вещества 
до – диоксины
дПв – диоксиноподобные вещества
уГв – углеводороды
рнии акХ – ростовский научно-исследовательский институт академии 
коммунального хозяйства
ро цГмос – ростовское отделение центра по гидрометеорологии и охране 
окружающей среды

сПк – сельскохозяйственный производственный кооператив

введение

Проблема отходов появилась вместе с человеком. около 10 тыс. лет тому 
назад люди научились делать простейшие орудия труда, добывать огонь,  заготавливать пищу впрок. как следствие этого, появилась и потребность в 
упаковке для перемещения и хранения запасов. с течением времени она претерпела значительные модификации от шкур животных и листьев растений 
до полимерных материалов. Попытки борьбы со скоплением отходов отмечались еще в глубокой древности. в наши дни проблема отходов становится 
все острее не только из-за изменения состава, но и в связи с общим увеличением населения городов, ростом потребления и, соответственно, с ростом 
массы отходов на одного человека. согласно статистическим данным, население земного шара увеличивается на 1,5–2 %, а объем мусорных свалок за 
тот же период – на 6 % (Панченко, 2006).
еще в начале XX столетия великий физик нильс бор предостерегал, 
что человечество погибнет не в атомном кошмаре – оно задохнется в собственных отходах. многомиллионные генерации твердых бытовых отходов 
(тбо), ежегодно образующиеся во всех населенных пунктах страны, неизбежно требуют дальнейших действий по их удалению и утилизации. в россии подавляющее количество тбо (до 97 %) все еще продолжают вывозить 
на свалки. согласно материалам киотского протокола об изменении климата, подписанного в декабре 1997 г., метан мест захоронений тбо внесен в 
реестр основных антропогенных источников парниковых газов планеты. По 
проведенной в середине девяностых годов оценке межправительственной 
комиссии по изменению климата (IPCC), свалки россии ежегодно выбрасывают в атмосферу 1,1 млн т метана, что составляет примерно 2,5 % от антропогенного планетарного потока (The regional…, 1997). очень часто, выбирая 
участок под полигон тбо, руководствуются экономией средств, игнорируя 
роль геологических условий и геоэкологически обоснованные концепции 
захоронения отходов. Это является причиной резкого ухудшения экологического состояния природной среды при эксплуатации полигонов тбо. 
образование и функционирование полигонов тбо сопряжено со значительными нарушениями, вызывающими перестройку в системе почвообразующие процессы ↔ свойства почвы. Почва, как известно, выполняет целый 
ряд важнейших экологических функций, и трансформации в этой системе 
чреваты нарушениями в сопредельных средах, однако исследования по этой 
проблеме практически отсутствуют. таким образом, необходимость изучения особенностей почв территорий, испытывающих воздействие полигонов 
тбо, обусловлена как теоретической и практической значимостью проблемы, так и отсутствием данных, позволяющих систематизировать и прогнозировать изменения, возникающие в почве при техногенном воздействии 
данного вида.

целью исследований, результатом которых явилась эта монография, было 
выявление особенностей черноземных почв техногенных ландшафтов полигонов тбо нижнего дона и оценка их экологического состояния.
впервые для степной зоны, базируясь на комплексном подходе, проанализирован генезис почв полигонов тбо. систематизированы основные виды 
воздействия, оказываемого на почвенный покров территорий полигонов 
тбо, выявлены комплексы элементарных почвообразующих процессов, формирующих почвенный профиль этого вида техногенных почв. на основании 
подробного морфологического анализа определен вклад отдельных процессов в преобразование почвенной массы. дана сравнительная характеристика 
физико-химических свойств, органической и минеральной составляющих в 
ряду: зональная естественная почва → действующий полигон тбо → рекультивированный полигон тбо. обозначены основные механизмы саморегенерации для техногенно нарушенных почв законсервированных свалок. 
Проанализировано воздействие загрязнения на биологические свойства почв 
территорий полигонов тбо. 
Полученные результаты дают представление о составе и свойствах почв, 
находящихся под воздействием таких специфических техногенных объектов, как полигоны тбо. они могут служить основой для прогнозирования 
изменений в почвообразовании под воздействием данного антропогенного 
фактора и/или при смене обстановки под влиянием первичного почвообразовательного процесса (в случае рекультивации). 
работа выполнялась при поддержке гранта международной научной программы «Copernicus-2» (ICA2-1999-10137 «Development of cost-effective biotechnological methods for abatement of water pollution and mitigation of methane 
emissions from landfills in different climatic zones») и  двух персональных грантов ФцП «интеграция» в 2001 и 2003 гг. (проекты №№ 80 и з 3226/2259).
Глава 3 «Эколого-геохимическая характеристика и проведение мониторинговых работ на территориях полигонов тбо» и раздел «заключение» 
написаны в соавторстве с доктором биологических наук, ведущим научным 
сотрудником Юнц ран в. в. Приваленко. 
раздел 7.3 «органическое вещество отдельных гранулометрических 
фракций целинного чернозема и черноземных почв техногенно нарушенных 
ландшафтов полигонов тбо» написан в соавторстве с доктором биологических наук, заведующим кафедрой почвоведения и агрохимии ЮФу профессором в. с. крыщенко.
авторы благодарны сотрудникам факультета почвоведения мГу им. 
м. в. Ломоносова: доктору биологических наук, профессору т. а. соколовой, кандидату биологических наук, ведущему научному сотруднику 
т. я. дроновой за помощь при получении и осмыслении результатов минералогического состава почв, а также кандидату биологических наук, доценту 
т. в. Прокофьевой за помощь в выполнении микроморфологических исследований почв.  

глава 1. ОБзОр лиТераТурЫ 

1.1. Полигоны ТБО как разновидность техногенного воздействия 
на экосистему города

основатель науки о почвах в. в. докучаев в числе факторов почвообразования, влияющих на плодородие земли, наряду с материнской почвообразующей породой, климатом, рельефом, живыми организмами, возрастом 
страны назвал и хозяйственную деятельность человека (докучаев, 1949; 
1953). в настоящее время, в век научно-технического прогресса, последний 
фактор нередко доминирует над остальными. начальной вехой в исследовании почвенного покрова урбоэкосистем можно считать работу комиссии 
по исследованию санкт-Петербурга и его окрестностей, возглавлявшейся 
в. в. докучаевым (1890–1900). им были сформулированы принципы всестороннего исследования окружающей среды крупного города и факторов, 
ее изменяющих (янин, 2007). 
к сожалению, развитие человеческой цивилизации имеет отрицательные 
стороны. конечно, человеку нужна развитая индустрия, однако принятые 
технологии не обеспечивают сохранность окружающей среды, образуются 
так называемые техногенные ландшафты – заброшенные карьеры, отвалы 
вскрышных и пустых пород, водоемы со сточной водой, свалки бытовых отходов, невозвратимо деградирует почвенный покров прилегающих территорий. нарушение природных связей на небольшом локальном участке влечет 
за собой, подобно цепной реакции, изменение сложившегося веками природного равновесия на соседних территориях. все виды техногенного воздействия порой полностью изменяют структурно-функциональные особенности природных комплексов или вносят в них существенные отклонения. 
техногенные ландшафты нередко представляют собой мозаику техногенных 
новообразований, техногенных модификаций и практически мало затронутых техникой природно-техногенных комплексов – основных частей ранее 
существовавших здесь ландшафтов. 
сложность экологической ситуации особенно остро проявляется в городах. современные города представляют собой природно-антропогенную 
систему, с одной стороны, имеющую длительную историю развития, с другой – испытывающую мощный техногенный пресс. Появившись впервые на 
земле несколько тысяч лет назад, города постепенно стали точками роста 
земной цивилизации, по сути, явившись закономерной неизбежностью определенной фазы техногенеза, когда технические возможности уже позволяют 
активно вмешиваться в биосферные процессы. то есть возникающие проблемы урбанизированных территорий связаны с изменением глубинных механизмов средовоспроизводящих свойств геосистем. в последние годы центр 

тяжести исследований переместился с изучения отдельных компонентов городской среды на исследование ландшафтов техногенных и урбанизированных территорий (алексеева-бескина, 2004; андрианов, 1995; беляев, 1997; 
Гусейнов, 1996; джамалбеков и др., 1982; моторина и др., 1975; осипов, 
1999; техногенные…, 1985; ускоренная…, 1988).
По мере развития города формируется урбоэкосистема (экосистема «Город», городская экосистема). урбоэкосистема являет собой пространственно 
ограниченное природно-техногенное образование, сложный комплекс взаимосвязанных обменом вещества и энергии автономных живых организмов, 
абиотических элементов, природных и техногенных, создающих среду жизни 
человека, отвечающую его потребностям: биологическим, психологическим, 
этническим, трудовым, социальным. Эта система состоит из взаимосвязанных и взаимопроникающих подсистем (сред): квазиприродной (преобразованной географической среды), ландшафтно-архитектурной, социальноэкономической, общественно-производственной. связь между ними столь 
велика, что практически ни одна из них в отдельности не может выполнять 
свои функции, и в то же время отсутствие одной из подсистем влечет разрушение экосистемы «Город» в целом (Лихачева и др., 1996). 
антропогенные нарушения функционального круговорота в городской 
системе зависят от источника и вида вмешательства человека, от факторов 
нагрузки, от качества среды, что приводит к разнообразным последствиям, в 
том числе и негативным (строганова и др., 1997, строганова, 1998).
так, одним из видов воздействия является негативное влияние отходов 
производства и потребления с точки зрения как колоссальных объемов генерации, так и широчайшего спектра их морфологического состава (ишков, 
1999).
твердые бытовые отходы (тбо) являются многотоннажными отходами 
потребления. Это отслужившие свой срок в быту товары и изделия, а также ненужные человеку продукты и их остатки, образовавшиеся в системе 
городского хозяйства. тбо, образующиеся в результате жизнедеятельности 
людей, представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава (черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, стеклобой, пластмасса, пищевые и растительные остатки, 
камни, керамика, кости, кожа, резина, дерево, уличный смет и пр.). зачастую 
туда же выбрасываются крупногабаритные отходы: строительный мусор, отслужившие свой век мебель, бытовая техника и др. суточная норма накопления тбо в современных многоквартирных зданиях составляет 0,52 кг на 
человека или 0,96 кубометра на человека в год. По оценкам экспертов оон, 
в промышленно развитых странах к концу XX века каждый житель в среднем производил в год от 300 до 800 кг отбросов, в развивающихся странах 

этот показатель не превышает 200 кг (устойчивое…, 2002). При этом ежегодно количество тбо увеличивается примерно на 4–6 % (Любешкина, 2001). 
Причем названные цифры далеко не всегда отражают истинное положение 
дел. например, в москве приходится 320-350 кг тбо на душу населения в 
год. По оценкам специалистов, реальная цифра раза в полтора-два больше, 
поскольку у нас, во-первых, существуют несанкционированные свалки, а 
во-вторых – на официальные полигоны для захоронения отходов поступает 
мусора много больше, нежели регистрируется (устойчивое…, 2002). 
на протяжении многих столетий человек избавлялся от производимых 
отходов за счет природных процессов, заставляя природу работать на себя. 
однако демографический взрыв и бурный экономический рост, отчетливо 
проявившиеся во второй половине XX века, привели к поступлению в окружающую среду такого количества отходов, которое превышает возможности 
самоочищения планеты (Леонтьев и др., 2003).
По данным научно-исследовательского центра по проблемам ресурсосбережения и отходам (ницПуро), объем всех образующихся отходов в россии 
составляет 3,4 млрд т в год, из них на долю тбо приходится около 35 млн т, 
что соответствует 140 млн куб. м (ивонин, 1995; тугов и др., 1998). По подсчетам Госсанэпиднадзора, сегодня в россии накоплено порядка 80 млрд т 
как промышленных, так и твердых бытовых отходов. Под их хранение отчуждено более 2 млн га земли (тетерин, 2007).
в настоящее время около 124 млн м3 тбо складируются на специальных 
полигонах, а остальные уничтожаются промышленными методами на мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводах (Лозановская и др., 
1998). к началу 1997 г. в россии действовало 7 мусоросжигательных заводов 
(мсз): в москве (2), Пятигорске, сочи, мурманске, владимире, владивостоке. мусороперерабатывающих заводов (мПз) в россии четыре (санктПетербург (2), нижний новгород, тольятти). в настоящее время общее количество мусоросжигательных заводов в европейских странах составляет 
367 шт., в то время как в одной японии – 1893 шт. (Приходько, 2005). 
основные экологические проблемы связаны с мсз, так как в их выбросах были обнаружены соединения типа диоксинов и фуранов, которые могут 
образовываться при сжигании изделий из поливинилхлоридов (линолеума, 
искусственной кожи, пленки и т.п.) и при термическом разложении фреонов. 
многие сторонники мусоросжигания считают, что уничтожить диоксины 
можно при повышении температуры сжигания отходов до 850–1500 ос. однако последние зарубежные исследования показали, что в отходящих газах 
на стадии их охлаждения вновь синтезируются те же самые диоксины. с 
этой проблемой не могут справиться даже современные угольные фильтры. 
Что касается экономической составляющей, то сжигание – это самый доро