Концентрация в Санкт-Петербурге и Ленинградской области большого количества промышленных производств послужила в свое время основанием для создания в регионе предприятия захоронения промышленных токсичных отходов. СПб ГУШ1 «Полигон «Красный Бор» организован на основании решения Ленгорисполкома № 1068 от 02.12.1967 г., введён в эксплуатацию в 1969 году. С конца 2014 года прекращено пополнение полигона отходами.
Полигон расположен в Тосненском районе Ленинградской области, примерно в 2 км к северо-востоку от пгт Красный Бор. Место было выбрано в связи с тем, что здесь нет опасности затопления паводковыми водами, отсутствовало централизованное водоснабжение из ближайших водоемов и подземных вод, близко к поверхности залегала мощная (от 70 м) толща глин.
Территория полигона занимает площадь в 74 га 47 из которых используется для захоронения отходов. Последние представляют собой жидкие отходы органического и неорганического состава, твердые отходы и особо токсичные отходы. Все они в свою очередь подразделяются на 4 класса опасности: 1-2 класс - особо токсичные вещества (ртуть, свинец, ядохимикаты и др.), - захоронены в металлических контейнерах в кембрийских глинах, 3 и 4 классы захоронены в картах. После заполнения карты она засыпается глиной и плодородным слоем. В настоящее время лишь 5 из них остаются открытыми, 65 рекультивировали.
В 2003 году по периметру полигона закончена постройка сточной канавы взамен старой. По проекту она углублена практически в водоупорные горизонты (с севера четвертичные суглинки, с юга кембрийские глины), а дно ее оборудовано бетонными лотками. Канава предназначена для перехвата поверхностного стока и потоков грунтовых вод с территории полигона. Она соединена с магистральным каналом, который впадает в реку Ижора.
Сейчас переполненный полигон является объектом повышенной опасности с экологической точки зрения. В окружающую среду загрязнение с него попадает в основном вместе с поверхностным стоком талых и дождевых вод с территории полигона, подземными водами верхней части разреза и путем испарения вредных веществ с открытых карт (более того, на полигоне несколько раз происходили пожары связанные с возгоранием отходов). Главной проблемой является неполная изоляция карт от четвертичных отложений прилегающих территорий. Верхняя часть разреза полигона (до 15 м) - это, в основном, техногенные грунты, представляющие собой переотложенные техникой четвертичные отложения данной территории, и собственно сложнодислоцированные отложения квартера. Последние имеют в своем составе помимо суглинков еще и супеси/пески, что не позволяет называть их исключительно слабопроницаемыми, тем более водоупорными. Четвертичные отложения контактируют с содержимым карт, так как стенки котлованов хоть и заглублены в кембрийские глины, но в верхней части они сложены именно дисперсными грунтами квартера. Соответственно, возможна существенная миграция загрязнений именно в приповерхностной части разреза.
Актуальным является и изучение вопроса о водоупорных свойствах кембрийских глин. Они перекрывают ломоносовский водоносный горизонт, который хоть и не используется для централизованного водоснабжения, каптируется отдельными одиночными скважинами и используется для технического водоснабжения (МПВ «Шушарское»).
Целью настоящего исследования является оценка миграции загрязнения через толщу кембрийских глин и в дополнение к этому через четвертичные отложения. Для этого был проведен ряд исследований и непосредственно опытных работ и экспериментов:
• изучение материалов исследований прошлых лет;
• проведение опытно-фильтрационных работ (одиночные экспресс откачки, пакерные опробования);
• анализ лабораторных исследований проницаемости грунтов сторонними лабораториями: методом консолидации, прямым методом;
• изучение диффузионных свойств глин (проведение эксперимента в диффузионной камере, обработка результатов);
• прогноз миграции загрязнения через кембрийские глины.
Автор данной работы непосредственно принимал участие во всех вышеперечисленных пунктах за исключением пакерных опробований. Результатом данной работы является выявление путей миграции загрязнения, оценка скорости распространения по ним опасных веществ и прогноз этого распространения.
Ореол загрязнения полигона «Красный бор» пока что локализован по большей части непосредственно на территории предприятия и на приграничных территориях, а так же в донных отложениях прилегающей орографической сети. Чтобы исключить дальнейшее загрязнение и возможность миграции загрязнения с подземными водами, рекомендуется изолировать полигон от атмосферных осадков (исключить возможность миграции загрязнения с поверхностным стоком), перекрыв его непроницаемым барьером, а также возвести по периметру противофильтрационную завесу, заглубив ее ниже подошвы дислоцированных кембрийских глин. В таком случае у токсичных отходов не останется иных путей выноса, кроме как через стометровую крайне слабопроницаемую толщу отложений кембрия. По результатам данной работы можно сделать следующие выводы о глинах, как о естественном барьере:
1) Образцы ненарушенного сложения обладают коэффициентом фильтрации порядка 1Е-6 и ниже. По классификации ГОСТ-25100-2020 можно считать водонепроницаемыми [18].
2) Массив обладает системой трещин, плотность которой уменьшается с глубиной. Эти трещины находятся в закрытом состоянии, а для того чтобы они раскрылись необходимо превышение бытового давления как минимум в три раза, что в естественных условиях недостижимо. По результатам пакерных испытаний также было установлено, что эти трещины обладают потенциалом самозалечивания, и это при крайне малом времени наблюдения с точки зрения геологии.
3) Изучив образцы глин и смоделировав процесс миграции загрязнения в программном комплексе ANSDIMAT, можно сказать, что в массоперенос загрязняющих веществ идет в основном за счет дисперсионных процессов.
Таким образом, загрязнение на границе кембрийских глин и подстилающем их ломоносовском горизонте достигнет значения в 1% от концентрации в картах через 54 тыс. лет. Отложения кембрия можно считать надежным противофильтрационным барьером.
