Трансформация иловых карт в объекты накопленного экологического ущерба: риски, факторы, техногенез

А.М. Дрегуло 

 

 

ТРАНСФОРМАЦИЯ ИЛОВЫХ КАРТ 
В ОБЪЕКТЫ НАКОПЛЕННОГО
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА: 
РИСКИ, ФАКТОРЫ, ТЕХНОГЕНЕЗ 

монография 

 

 
Andrey M. Dregulo 

TRANSFORMATION OF SLUDGE MAPS  
INTO OBJECTS OF ACCUMULATED  
ENVIRONMENTAL DAMAGE: 
RISKS, FACTORS, TECHNOGENESIS 

 (monograph) 

Moscow, BIBLIO-GLOBUS, 2019 

 

 
 

 
 
 
 
 

Москва 

БИБЛИО-ГЛОБУС 

2019  
 
 

УДК 628.3:504.06 
ББК 20.1 
Д73 
Рецензенты: 
Витковская Р.Ф. – доктор технических наук, профессор кафедры «Инженерная химия и промышленная 
экология» Санкт-Петербургского  государственного  университета  промышленных 
технологий и дизайна.
Феофанов Ю.А. – доктор технических наук, профессор кафедры «Водопользование и экология» 
Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета. 

Д73 
Дрегуло А.М. 

Трансформация иловых карт в объекты накопленного экологического ущерба: риски, 
факторы, техногенез. / А.М. Дрегуло. – М.: БИБЛИО–ГЛОБУС, 2019.  – 270 с. 

ISBN:  978-5-907063-39-6 
DOI: 10.18334/9785907063396 

Проведены исследования по выявлению факторов трансформации техноприродных систем водоотведения (
иловых  карт (площадок) и полигонов осадков сточных вод) в  объекты накопленного 
экологического ущерба, включающие: анализ типологии, функций, территориальной специфики 
размещения и проявления техногенного воздействия иловых площадок с различными сроками 
жизненного цикла.  
Критически рассмотрены рекомендации нормативно-законодательной базы по учету климатических 
факторов для проектирования иловых площадок. Предоложены и обоснованы научные новые 
подходы к расчету и визуализации климатического коэффициента µ в пространственно-временной 
динамике доминантных климатообразующих факторов (температуры и количества атмосферных 
осадков) для всей территории Российской Федерации.  
Особое внимание уделяется разночтению в понимании природоохранной деятельности при эксплуатации 
иловых площадок. Неурегулированность в данном вопросе приводит к путанице и/или 
сознательному искажению при понимании природопользователями существующего законодательства, 
что также способствует трансформации иловых площадок в объекты накопленного экологического 
ущерба.  
Трансформация природно-хозяйственной системы под воздействием объекта НЭУ изучена 
на примере санитарно-технических систем обработки осадков сточных вод, расположенных в агломерации 
г. Санкт-Петербурга.  
Рассмотрены механизмы профилактических мер по предотвращению деградации санитарно-
технических сооружений по обработке осадков сточных вод в объекты накопленного экологического 
ущерба. 
Книга предназначена для студентов, преподавателей и специалистов в сфере водного хозяйства, а 
также для всех заинтересованных лиц занимающихся вопросами природоохранной деятельности. 
Ключевые слова: иловые площадки, полигоны осадки сточных вод, строительство и  эксплуатация 
сооружений водоотведения, накопленный экологический ущерб, климатические факторы, 
нормативно-законодательная база, природно-хозяйственные системы, деградация ландшафта, 
экологический риск, секвенирования, таксономическая структура отходов. 

ISBN: 978-5-907063-39-6 
© А.М. Дрегуло, 2019 
© Оформление, дизайн обложки
ООО Издательский дом «БИБЛИО-ГЛОБУС», 2019 

СОДЕРЖАНИЕ 

ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................................................... 9 

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КАК 
ОБЪЕКТЫ ТЕХНОГЕННОГО РИСКА ................................................................ 14 

1.1. Анализ зарубежной и отечественной практики обработки осадков 
сточных вод на иловых площадках .................................................................... 15 

1.2. Теоретико-практическое обоснование жизненного цикла санитарной 
обработки осадков сточных вод в естественных условиях ............................. 22 

1.3. Экологические риски деградации природно-хозяйственных систем 
под воздействием иловых площадок как объектов НЭУ (на примере 
Ленинградской области) ..................................................................................... 28 

1.4. Общемировые тенденции ликвидации НЭУ .............................................. 32 

1.5. Проблемы нормативного обеспечения идентификации НЭУ 
для техноприродных систем обработки осадков сточных вод ........................ 38 

ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕХНОПРИРОДНЫХ СИСТЕМ 
ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД В ОБЪЕКТЫ НАКОПЛЕННОГО 
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ........................................................................... 42 

2.1. Основные тенденции климатической нагрузки на иловые площадки .... 42 

2.2. Анализ и модификация климатического коэффициента µ 
для строительства и эксплуатации иловых площадок ..................................... 47 

2.3. Противоречия нормативно-законодательных требований как фактор 
трансформации иловых площадок в объекты НЭУ ......................................... 80 

ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ 
ГЕОСИСЕМ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОБЪЕКТА НЭУ НА РАЗЛИЧНЫХ
СРОКАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ....................................................................... 93 

3.1. Техноприродные системы водоотведения в пространственно-временной 
динамике развития городской агломерации ..................................................... 93 

3.2. Воздействие объекта НЭУ на геосистемы. Загрязнение почв ................ 103 

3.2.1. Исследование содержания тяжелых металлов и мышьяка в почве 
объекта НЭУ .................................................................................................... 103 

3.2.2. Распределение и удельная активность радионуклидов в почве
объекта НЭУ .................................................................................................... 117 

3.2.3. Экологические риски загрязнения окружающей среды 
диоксиноподобными веществами от объектов НЭУ .................................. 123 

3.2.4. Оценка загрязнения бензапиреном и нефтепродуктами ................... 137 

3.2.5. Санитарно-микробиологическая оценка территорий объекта НЭУ ........ 144 

3.3. Оценка степени загрязнения подземных вод ........................................... 156 

3.4. Анализ многолетней динамики выбросов неконтролируемых газов 
от объекта НЭУ .................................................................................................. 167 

ГЛАВА 4. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА ОБЪЕКТОВ 
НЭУ ........................................................................................................................ 175 

4.1. Исследование таксономической структуры микробоценоза техногенных 
отходов водоотведения различных типов утилизации .................................. 175 

4.2. Метилртуть как источник специфического загрязнения от объектов НЭУ ... 186 

4.3. Анализ состава бактерий-метиляторов ртути в почвоподобных средах 
объектов НЭУ ..................................................................................................... 198 

ГЛАВА 5. ПРОФИЛАКТИКА ПОЯВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НАКОПЛЕННОГО 
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА В СИСТЕМЕ ВОДООТВЕДЕНИЯ ............. 207 

5.1. Проблемы поиска технических решений обезвреживания гетерогенных 
отходов систем водоотведения ......................................................................... 207 

5.2. Формирование кластера совместной утилизации осадков сточных вод и 
твердых бытовых отходов как мера подавления НЭУ ................................... 210 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 222 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................... 225 

 

 
 

Andrey M. Dregulo* 

*st. Petersburg Scientific Research Center for Ecological Safety RAS 

 

TRANSFORMATION OF SLUDGE MAPS INTO OBJECTS 
OF ACCUMULATED ENVIRONMENTAL DAMAGE: RISKS, FACTORS, 
TECHNOGENESIS 
 
 
Contents 
 
FOREWORD…………………………………………………………………….. 9 

CHAPTER 1. SEWAGE SLUDGE TREATMENT SYSTEMS AS OBJECTS 
OF TECHNOLOGICAL RISK…………………………………………………... 14 
1.1.Analysis of foreign and domestic practices in sewage sludge treatment at 
sludge drying beds…………………………………………………………….. 15 

1.1.Theoretical and practical substantiation of the life cycle of sanitary 
sewage sludge treatment under natural conditions……………………………. 22 

1.2.Environmental risks of degradation of natural-economic systems under 
the influence of sludge sites as AED as facilities by the example of Leningrad 
region………………………………………………………………………….. 28 

1.3.Global trends of AED elimination ……...………………….…………….. 32 

1.4.Problems of regulatory support for the identification of AED for sewage 
sludge treatment systems……….…………………………………………...… 38 

CHAPTER 2. FACTORS OF TRANSFORMATION OF TECHNO-NATURAL 
SEWAGE SLUDGE TREATMENT SYSTEMS INTO AED OBJECTS.……… 42 

2.1. Main trends of climatic load on sludge drying beds……………………… 42 

2.2. Analysis and modification of the µ climatic coefficient 
for the construction and operation of sludge drying beds……………….…….. 47 
2.3. Contradictions of regulatory and legal requirements as a factor 
in the transformation of drying beds into AED facilities………….…………... 80 

CHAPTER 3. COMPLEX ENVIRONMENTAL ASSESSMENT 
OF THE GEOSYSEM CONDITION UNDER THE INFLUENCE OF THE AED 
OBJECT ON DIFFERENT STAGES OF THE LIFE CYCLE……………………... 93 

3.1. Techno-natural wastewater systems in the spatial and temporal dynamics 
of urban areas…………………………………….……………………………. 93 
3.2. Impact of AED facility on geosystems. Soil pollution…………………… 103 
3.2.1. Study of the content of heavy metals and arsenic in the soil of AED 
object………………………………………………………………….....….. 103 
3.2.2. Distribution and specific activity of radionuclides in the soil of AED 
object…………………………………………………………………........... 117 
3.2.3. Environmental risks of environmental pollution by dioxin-like 
substances from AED objects ……………………………………………… 123 
3.2.4. Assessment of soil pollution by benzopyrene and oil products……… 137 
3.2.5. Microbiological contamination of soil by pathogenic and 
conditionally pathogenic microflora……………………………….……….. 144 
3.3. Assessment of groundwater pollution………………………….…………. 156 
3.4. Analysis of the long-term dynamics of uncontrolled gas emissions 
from the AED facility………………………………………………………..... 167 
CHAPTER 4. SPECIFIC MANIFESTATIONS OF TECHNOGENESIS 
OF AED OBJECT……………………………………………………….............. 175 
4.1. Study of the taxonomic structure of the microbiocenosis of man-made 
wastewater disposal of various recycling types ………………..……………..  175 
4.2. Methylmercury as a source of specific pollution from AED objects…….. 186 
4.3. Analysis of the composition of methylation bacteria mercury in soil-like 
environments of AED facility…………………………………………………. 198 
CHAPTER 5. PREVENTION OF THE MANIFESTATION OF OBJECTS 
OF ACCUMULATED ENVIRONMENTAL DAMAGE IN A WATER 
SUPPORT SYSTEM………………………………………………….................. 207 
5.1. Problems of finding technical solutions for the extraction of heavy metals 
from heterogeneous waste water disposal systems……………………………. 207 
5.2. Formation of a cluster of joint disposal of sewage sludge and municipal 
solid waste as a measure of AED suppression………………............................ 210 
CONCLUSION…………………………………………………........................... 222 

BIBLIOGRAPHY………………………………………………………………... 225

 
We’ve conducted studied to identify factors of transformation of techno-
natural wastewater systems (sludge drying bed, sewage sludge landfills) into objects 
of accumulated environmental damage including the analysis of typology, functions, 
territorial specificity of placement and manifestation of man-made impact of sludge 
drying beds with different life cycle periods.  

We critically review recommendations of the regulatory framework for the con-
sideration of climatic factors for the design of sludge drying beds. We suggest and justify 
new scientific approaches to the calculation and visualization of the µ climatic coefficient 
in the space-time dynamics of the dominant climate-forming factors (temperature and 
precipitation) for the entire territory of the Russian Federation.    

We pay special attention to different interpretations in understanding envi-
ronmental activities in the operation of sludge drying beds. The lack of regulation 
in this matter leads to confusion and/or conscious distortion when nature users un-
derstand the existing legislation, which also contributes to the transformation 
of sludge drying beds into objects of accumulated environmental damage.  

We study the transformation of the natural-economic system under the influ-
ence of the Accumulated Environmental Damage facility (AED) by the example 
of sanitary-technical systems for treating sewage sludge located in the agglomera-
tion of St. Petersburg. 

We consider preventive measure mechanisms for preventing degradation 
of sanitary facilities and processing sewage sludge into objects of accumulated envi-
ronmental damage. 

The book is intended for students, teachers and experts in the field of water 
management, and for all stakeholders engaged in environmental issues. 

Keywords: sludge drying bed, sewage sludge landfills, construction and oper-
ation of wastewater disposal facilities, accumulated environmental damage, climatic 
factors, regulatory framework, natural and economic systems, landscape degrada-
tion, environmental risk, sequencing, taxonomic structure of waste. 

 

 

 

 

 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

«Исторические особенности развития природно-хозяйствен-
ного комплекса Российской Федерации и унаследованные от Совет-
ского Союза экологические проблемы отраслей и регионов обусло-
вили возникновение и развитие разнообразных видов внутренних 
угроз экологической безопасности, наиболее значимыми из которых 
являются объекты накопленного экологического ущерба» (НЭУ) 
(доклад «Об экологическом развитии Российской Федерации в инте-
ресах будущих поколений», Москва, 2016). 
Проблема типологии, оценки и устранения НЭУ как элемент 
обеспечения экологической безопасности административно-терри-
ториальных образований стала приоритетной как с позиций методов 
инвентаризации НЭУ, так и практики управления охраной окружа-
ющей среды (Питулько В.М., Кулибаба В.В., 2016, 2017). 
С появлением ФЦП «Ликвидация накопленного экологического 
ущерба на 2014–2025» эта проблема значительно актуализировалась. 
Однако программа направлена исключительно на ликвидацию «го-
рячих точек». 
Смещение акцента только на эти «горячие» объекты поставило 
в тень менее крупные, но в тоже время широко представленные в сег-
менте НЭУ и имеющие значительный эффект воздействия на окружа-
ющую среду – санитарно-технические сооружения обработки осадков 
сточных вод (иловые площадки, полигоны осадков сточных вод). 
До настоящего времени 2% городов, 18% поселений городского 
типа и 95% сельских поселений страны не имеют централизованных 
систем водоотведения и канализационных очистных сооружений» 
(доклад, с. 12). 
Несмотря на высокий государственный приоритет к решению 
проблем НЭУ, до настоящего времени отсутствует аналитическая 
база по выявлению факторов, способствующих деградации санитар-
но-технических систем водоотведения. 

Процессы обработки осадков сточных вод на иловых площад-

ках и полигонах практически полностью зависят от климатических 
факторов (температуры воздуха, количества атмосферных осадков), 
которые необходимо учитывать при их проектировании, строитель-
стве  и эксплуатации. 
Использование физико-климатических особенностей природ-
ной среды делает санитарно-технические сооружения обработки 
осадков сточных вод (иловые площадки) привлекательными с точки 
зрения капитальных затрат (Евилевич А.З., 1965, Воронов Ю.В., 
Яковлев С.В., 2007, Туровский И.С., 2008). 
Обеспечение синергетического эффекта технологического про-
цесса с природными факторами дают основания считать иловые 
площадки единицей ЖКХ, встроенной в природно-хозяйственную 
систему (ПХС) локального или регионального уровня управления. 
Препятствием к решению данной проблемы является понятий-
ный аппарат, используемый в современном правовом поле, включа-
ющий термины «обезвреживание», «хранение», «захоронение» и 
«обработка» отходов зачастую вносящий изрядную путаницу, осо-
бенно ввиду последовавших комментариев надзорных органов 
о фактическом статусе иловых площадок как о сооружениях обра-
ботки осадка, не являющихся объектами захоронения или хранения 
(Москвичева А.В. и др., 2016; Дрегуло А.М., Кудрявцев А.В., 2018). 
Это ощущается более остро в свете постоянно вскрывающихся 
нарушений при эксплуатации полигонов в Московской области, 
давно исчерпавших свои проектные мощности и которые, до недав-
него времени, «благополучно» принимали отходы. 
Последнее ставит в тупик обслуживающие системы ЖКХ и Во-
доканалов, т.к. иловые площадки не справляются с той техногенной 
нагрузкой, которую выдают современные темпы урбанизации (Вери-
гина Е.А., 2000). 
Следует отметить, что объекты санитарно-технической обработки 
осадков сточных вод зачастую располагаются в зоне водосбора 

(Мырзахметов М.М., 2015; Дрегуло А.М. и др., 2016), что при утрате 
целевого назначения и увеличивающегося количества экстремальных 
осадков (Золина О.Г., 2012, 2016; Матвеева Т.А., 2015; Чернокуль-
ский А.В., 2018) будет оказывать негативное воздействие на состояние 
поверхностных и подземных водных, приобретая все признаки НЭУ 
(Song U., 2010; Chiu K., 2006; Donatello S., 2010; Wei Y., 2005; Casado 
Vela J, 2007; Дрегуло А.М. 2012; Тютенькова М.В., 2007). 
Небезосновательно можно предположить, что существуют проб-
лемы при проектировании, строительстве и эксплуатации техноприрод-
ных систем водоотведения связанных с глобальной экодинамикой, спо-
собствующих в дальнейшем их постепенной трансформации, утраты 
целевого назначения и, как следствие, деградации ПХС. 
По существу, любые объекты, встроенные в ПХС, оказывают 
влияние на характер круговорота вещества и энергии в ландшафте. 
Иловые площадки относятся к самой мелкой морфологической еди-
нице ландшафта – фации. Вместе с тем функционирование любой 
ПХС зависит от процессов, происходящих в ней и в соседних при-
родно-технических комплексах (ПТК), образующих сопряженный 
ряд фаций. «В силу этого фацию характеризуют такие свойства, как 
динамичность, 
неустойчивость 
и 
недолговечность». 
Поэтому 
Берг Л.С. особое внимание уделял «необходимости изучения ланд-
шафтов в динамике, т.к. они находятся в непрерывном развитии, что 
и приводит к смене ландшафта» (Марцинкевич Г.И., 2005). 
Согласно концепции Швебса Г.И. (1987) «ПХС формируются 
как вторичные по отношению к исходной географической оболочке 
в зависимости от природных условий, вида хозяйственных объектов, 
интенсивности обмена и других веществ. Однако чтобы изучить со-
временные состояния и тенденции изменения любого геокомплекса, 
необходимо проанализировать его жизненный цикл». 
Зачастую объекты НЭУ располагаются в границах ООПТ раз-
личного уровня. Поэтому «нарушение аттрактивности (привлека-
тельности) памятников природы и культуры, которое препятствует 

оптимальному и рациональному использованию данного объекта и 
может в перспективе препятствовать процессу наследования» (Сам-
сошко Е.А., 2007). 

Следует отметить, что район расположения иловых площа-

док/полигонов осадков сточных вод, часто становится «объектом 
притяжения» для организации свалок ТБО, в том числе и несанкцио-
нированных, располагающихся «по соседству», а в некоторых случа-
ях именно иловые площадки становятся местом депонирования от-
ходов ТБО, тем самым усугубляя негативное воздействие. 
Помимо этого отсутствуют проектно-методические основы и 
апробированные способы решения как для оценок уровней экологичес-
кой опасности НЭУ, так и с позиций подбора адекватных инженерно-
экологических мероприятий по его ликвидации или минимизации. 
Без учета вышеперечисленных мероприятий любые превентивные 
меры по предупреждению и ликвидации НЭУ нанесут (больший, 
в первую очередь) экономический, социальный и экологический ущерб. 

Последний целевой (экологический) параметр ликвидации НЭУ, 

может стать очередным источником, как общественного резонанса – 
неблагоприятная экологическая обстановка, увеличение тарифов ЖКХ, 
так и финансовым обременителем территориальных органов и отрасле-
вых структур в ведении которого находится объект НЭУ. 
Все это обостряется тем, что «несмотря на прогресс в снижении 
сбросов загрязненных сточных вод в 1990–2015 гг., значительная 
часть поверхностных вод на территории страны оцениваются как 
грязные и экстремально грязные». 
Отмечается, что на 16–18% территорий страны произошли не-
обратимые нарушения природных компонентов. При этом в зоне 
экологической опасности проживает 30% населения продолжитель-
ность жизни которого оценивается на 10–15 лет ниже, чем по стране, 
а доля онкологических заболеваний от негативной экологической 
обстановки составляет порядка 50% (Василенко А.В., 1997). 

Поскольку осадки сточных вод и продукты их биоконверсии 

отличаются  высоким уровнем биологического разнообразия микро-
организмов, культивирование которых невозможно на элективных 
средах, чрезвычайно актуальным и важным на современном этапе 
развития методологии идентификации НЭУ является использование 
молекулярно-генетических методов для изучения скрытых проявлений 
техногенеза от объектов НЭУ. 

Учитывая, что в России на биологических очистных сооружениях 
ежегодно очищается более 2,3 млрд м3 сточных вод и образуется 
свыше 11 млн м3 осадков по сухому веществу (Айсаев А.А., 2002),  
а рекомендации по  идентификации НЭУ для данных объектов не 
предусмотрены («Об утверждении методических рекомендаций по 
проведению инвентаризации объектов накопленного экологического 
ущерба», 2012), комплекс научных исследований функциональной 
трансформации техноприродных систем обработки осадков сточных 
вод, как одной из важнейших задач создания механизма ликвидации 
НЭУ в системе водоотведения  представляется все более актуальным. 

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ 
ВОД КАК ОБЪЕКТЫ ТЕХНОГЕННОГО РИСКА 

Исходя из общей цели, которая была поставлена в данной работе, 
целесообразно сделать небольшую ремарку о том, чем могут 
стать (или как могут изменить свою функцию) объекты ЖКХ и, 
в частности, объекты водоотведения на протяжении своего жизненного 
цикла, и далее уже рассматривать причины того, что стало де-
терминантой этого изменения. 

С одной стороны, термин накопленный экологический ущерб 

(НЭУ) присваивается практически всем хозяйственным системам, 
выведенным из оборота, и которые стали называться таковыми ввиду 
некоего мейнстрима в государственной политике.  

И в значительной мере это оправдано именно логикой, так как 

заведомо понятна хозяйственная принадлежность данного объекта, 
который не является системой обезвреживания отходов, а объектом 
их условно «временной» дислокации и, по сути, не может не оказывать 
негативного воздействия, даже пройдя все положенные экологические 
экспертизы. И в данном случае не прошлый, а накопленный 
ущерб (вред) и является ключевой формулировкой. 

С другой стороны, само явление накопленного экологического 

ущерба несет на себе всю совокупность проблем современного общества, 
включая как зависимые (социально-экономические, политические 
и др.), так и не зависимые от него (природные) факторы. 
Несомненно, что такие факторы для каждого конкретного объекта 
НЭУ, ставшего таковым, будут специфичны. И поэтому для того, 
чтобы входить в рассмотрение выбранной проблемы исследователю 
придется как находить общие черты, характерные для любых НЭУ, 
так и частные. Именно с этой позиции начата эта работа, и именно 
таковым, по сути, является предмет исследования на примере техно-
природных систем обработки осадков сточных вод.