ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Качество и загрязнение подземных вод питьевого водоснабжения

Как уже отмечалось выше, серьезную опасность, как в высо­коразвитых, так и в развивающихся странах представляет за­грязнение воды. К сожалению, можно привести бесчисленное количество примеров, когда загрязнение водных объектов (рек, озер, водохранилищ, подземных водоносных горизонтов) не по­зволяет их использовать (прежде всего, для питьевых целей), приводит к различным негативным последствиям в окружающей среде, вызывает опасные инфекционные заболевания людей.

Интенсивное развитие хозяйственной деятельности на во­досборах многих рек Европейской территории России привело к увеличению безвозвратных потерь и изменению режима реч­ного стока. В последние 10-15 лет наблюдается усиленное за­грязнение малых рек и водоемов. В течение трех лет загрязне­ние водных объектов, обусловленное отсутствием зон санитар­ной охраны и недостатками в их очистке увеличилось почти в 1,5 раза. В качестве примера приведем данные по водным ре­сурсам России за 1995 г. В 1995 г. в целом по РФ до нормы было очищено лишь около 9% от необходимого количества, так как большая часть очистных сооружений не способна обеспечить нормативную очистку сточных вод в связи с их физическим и моральным износом, нерациональным размещением, несоответ­ствием технологий очистки составу сточных вод, превышением концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, перегруз­кой по объему поступающих вод и др.

Основными загрязнителями водных объектов России явля­ются жилищно-коммунальное хозяйство, сельское хозяйство, химическая и нефтехимическая промышленности, энергетика, лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная про­мышленности, предприятия которых сбрасывают около 80% заг­рязненных сточных вод (рис. 5.2.1).

Ниже приводится краткая общая характеристика качества под­земных вод и основных тенденций его изменений как под влия­нием естественных, так и, главным образом, антропогенных факторов.

В целом качество подземных вод на территории России из­меняется в широких пределах, подчиняясь при этом определен­ным закономерностям. Основные закономерности формирова­ния и распределения подземных вод того или иного химическо­го состава и качества определяются широтной и вертикальной гидрохимической и гидродинамической зональностью. Широт­ная и вертикальная зональности формирования и распределе­ния подземных вод на Европейской территории России установ­лены еще несколько десятилетий назад и широко известны. Эти зональности описаны не только в специальной литературе, но и в многочисленных учебниках по гидрогеологии.

Широтная зональность характерна в основном для верхних водоносных горизонтов, прежде всего для грунтовых вод. Для равнинных территорий она выражается в увеличении общей минерализации и изменении химического состава подземных вод в направлении с севера на юг. В северных районах страны до глубин порядка 300 м распространены пресные, преимуще­ственно гидрокарбонатные воды, а на юге они сменяются на значительных площадях солоноватыми и солеными водами хлоридного состава, среди которых пресные воды имеют под­чиненное, часто локальное распространение.

Вертикальная зональность подземных вод наблюдается в артезианских бассейнах, где с уменьшением интенсивности во­дообмена меняется общая минерализация подземных вод и их химический состав. В наиболее общем случае в вертикальном разрезе артезианского бассейна сверху вниз выделяются 3 гид­рогеохимические зоны: зона пресных (до 1 г/л) преимущест­венно гидрокарбонатных вод, зона солоноватых и соленых (1- 35 г/л) сульфатных и хлоридных вод и зона хлоридных рассолов (более 35 г/л). Эта общая схема в различных бассейнах может существенно меняться: в ряде случаев в разрезе развиты только две из названных зон, а иногда - одна зона пресных вод. В некоторых бассейнах засушливой зоны часто наблюдается обратная гидрогеохимическая зональность, когда горизонты пресных вод развиты ниже горизонтов солоноватых или соле­ных подземных вод или же чередуются с ними. Известно, что приведенная общая картина гидрогеохимических закономер­ностей нарушается действием различных местных факторов: литологических (например, распространение в верхней зоне со - леносных или гипсоносных пород), тектонических (обусловли­вающих приток по разломам в зону пресных вод высокоминера­лизованных вод снизу или, наоборот, опреснение нижних гори­зонтов в зонах тектонических нарушений), гидродинамических (вызывающих перетекание и тесную гидравлическую связь во­доносных горизонтов), а также антропогенных факторов.

Роль антропогенных факторов в формировании состава и качества подземных, и прежде всего пресных вод, используе­мых для водоснабжения, в последние десятилетия чрезвычайно возросла. В настоящее время представление о подземных во­дах, как экологически чистых, требует в ряде районов существен­ной корректировки, учитывая прогрессирующее загрязнение окружающей среды и, как следствие, подземных вод. Именно поэтому в России большое внимание уделяется не только на­блюдениям за дебитом водозаборов, уровнем воды в экс­плуатируемом и смежном горизонте, т. е. предотвращению ис­тощения подземных вод, но и наблюдениям за качеством под­земных вод в эксплуатируемых горизонтах.

Загрязнение подземных вод, проявляющееся в последнее время во многих регионах, представляет серьезную опасность и ограничивает возможности и, главное, перспективы практичес­кого использования подземных вод для питьевого водоснабже­ния. Наиболее часто в подземных водах отмечаются повышен­ные концентрации соединений азота, железа, марганца, строн­ция, селена, мышьяка, фтора, бериллия, органических веществ, что делает их непригодными для использования в питьевых це­лях без специальной обработки.

Формирование некондиционных и в ряде случаев экологи­чески опасных подземных вод происходит не только в результа­те их загрязнения промышленными, сельскохозяйственными, коммунально-бытовыми отходами, но и под влиянием естествен­ных геохимических процессов. Эти процессы ведут к формиро­ванию обширных гидрогеохимических провинций, подземные воды которых обогащены одним или несколькими нормируемы­ми компонентами. На рисунке 5.2.2 приведена схематизация кар­ты гидрогеохимических провинций подземных вод России, опуб­ликованная в работе "Планирование и управление средой оби-

Тания человека" (1996). На карте показаны регионы России с повышенным содержанием в подземных водах ряда компонен­тов. В этой же работе справедливо подчеркивается, что наибо­лее неблагоприятное воздействие на качество подземных вод оказывает нефтяное загрязнение как геологической среды, так и самих подземных вод. Причиной загрязнения подземных вод, представляющего угрозу хозяйственно-питьевому водоснабже­нию, во многих случаях являются утечки нефтепродуктов из неф­техранилищ, нефтепроводов и бензохранилищ.

На территории России по данным различных геологических организаций Министерства природных ресурсов по состоянию на 01.01.99 г. выявлено свыше 3000 очагов загрязнения подзем­ных вод. При этом около 75% всех очагов загрязнения подзем­ных вод находятся в Европейской части России.

На рисунке 5.2.3 указаны основные источники загрязнения подземных вод. Около 36% от общего числа очагов загрязнения подземных вод обусловлено влиянием накопителей отходов и сточных вод промышленных предприятий, нефтепромыслов, складов горюче-смазочных материалов. Примерно 15% загряз­нений подземных вод связано с влиянием загрязняющих веществ,

Рис. 5.2.3. Источники загрязнения нодзсмных вод России (по данным Го­сударственного водного кадастра, 2000 г.)

1 - промышленность; 2 - сельское хозяйство; 3 - коммунальное хозяйство;

4 - подтягивание некондиционных вод;

5 - смешанное; б - неустановленное
фильтрующихся с полей орошения, из накопителей отходов жи­вотноводческих комплексов и птицефабрик. Остальные источ­ники загрязнения связаны с подтягиванием некондиционных поверхностных и подземных вод к водозаборам, с влиянием от­ходов объектов коммунального хозяйства (прежде всего, различ­ных свалок) и другими причинами.

Наиболее распространенным является загрязнение подзем­ных вод сульфатами, хлоридами, соединениями азота (нитраты аммиак, аммонит), нефтепродуктами, фенолами, соединениями железа, тяжелыми металлами (медь, цинк, свинец, кадмий). Площади загрязненных подземных вод в отдельных случаях до­стигают десятков и даже сотен квадратных километров. Особо крупные по площади очаги загрязнения выявлены в Московс­кой, Тульской, Волгоградской, Кемеровской, Пермской, Челя­бинской областях, в Татарстане и Башкортостане (Кочетков, Язвин, 1992). Наиболее опасно загрязнение подземных вод на действующих водозаборах. В настоящее время загрязнение под­земных вод отмечено примерно на 140 водозаборах - источни­ках водоснабжения 87 городов. На рисунках 5.2.4-5.2.8 показа­ны основные районы загрязнения водозаборов подземных вод на Европейской части России, где отмечено значительное пре­вышение существующих норм содержания в подземных водах отдельных компонентов их состава. Следует отметить, что при­веденные на рисунках карты, учитывая внемасштабные знаки принятых условных обозначений, производят на первый взгляд "жуткое" впечатление, что "все ужасно", все везде загрязнено. Это не так. На этих картах-схемах показано не региональное заг­рязнение, а загрязнение отдельных локальных водозаборов.

Следует особо подчеркнуть, что более 70% всех выявленных случаев загрязнения подземных вод относятся к верхним, пер­вым от поверхности, водоносным горизонтам, которые в боль­шинстве регионов практически не используются для централи­зованного водоснабжения. При этом нужно отметить, что по

Данным Государственного водного кадастра за 2000 г., площади загрязнения подземных вод, превышающие 100 км2, отмечены только на 24 из 2776 учтенных участков загрязнения. В подавля-

Ющем числе случаев, площади загрязнения водоносных горизон­тов не превышают нескольких сотен квадратных метров или нескольких квадратных километров. Однако это обстоятельство не может служить показателем благополучного состояния каче­ства подземных вод.

Ухудшение качества подземной воды отмечается также по многим одиночным скважинам и колодцам, прежде всего в сель­ских населенных пунктах, где загрязнение подземных вод в ос­новном связано со сбросом хозяйственно-бытовых стоков.

В Информационном бюллетене водного кадастра России при­водятся данные по 516 наиболее крупным участкам загрязнения подземных вод с указанием площади загрязнения конкретного водоносного горизонта, основного загрязнителя, концентрации загрязняющего вещества в подземных водах и величины превы­шения предельно-допустимых концентраций по Государствен-

Ному стандарту на питьевую воду (интенсивность загрязнения). Анализ этих данных показывает следующие превышения пре­дельно-допустимой концентрации (ГІДК) в подземных водах:

- по нефтепродуктам от 1 до 100 раз и более на 73 участках (из 516) (Ухта, Брянск, Орел, Саранск, Самара, Пятигорск, Но­вочеркасск, Екатеринбург), в том числе более чем в 100 раз - на 17 участках;

- по нитратам и др. соединениям азота от 1 до 10 раз и более на 102 участках (Верхне-Днепровский р-н Смоленской обла­сти, Нерекский р-н Калужской обл., Кулебакский р-н Нижего­родской обл., Новокузнецк, Новосибирск, Южно-Сахалинск и др.), в том числе более чем в 10 раз - на 32 участках загрязнения подземных вод;

- по фенолам от 1 до 100 раз и более на 41 участке (Евма в Коми, Советск Калининградской обл., Череповец Вологодской обл., Редкино Тверской обл., Москва, Люберцы и Старая Купав­на Московской обл., Данков Липецкой обл., Волгоград и Волж­ский Волгоградской обл., Саратов, Тольятти, Грозный, Уфа, Томск, Кемерово, Ангарск и др.), в том числе более чем в 100 раз - на 17 участках;

- по соединениям железа от 1 до 100 раз и более на 65 уча­стках (Ярега в Коми, Плесецкий р-н Архангельской обл., Чере­повецкий р-н Вологодской обл., Псков, Иваново, Тамбов, Актюбинск, Челябинск, Чита и Корымский р-н Читинской обл., Хабаровск и др.), в том числе более чем в 100 раз - на 12 уча­стках;

- по сульфатам на 13 участках загрязнения подземных вод, в том числе до 5 раз на 10 участках и более чем в 5 раз - на 3 участках (Кинешма Ивановской обл., Дзержинск Нижегород­ской обл., Волгоград, Балаково Саратовской обл., Красноярск и др.).

Общая минерализация подземных вод на участках, загрязне­ния превышает ПДК на 25 участках (из 516), в том числе в не­сколько раз на 17 участках (Воскресенск Московской обл., Орел, Скопин Рязанской обл., Смоленск, Тула, Ухта, Тамбов. Саратов и др.) и в несколько десятков раз на 8 участках (Заволжск Ива­новской обл., Щебекино Белгородской обл., Березняки Перм­ской обл., Дзержинск, Нефтекумск Ставропольского края, Нальчик и др.).

На 30 участках загрязнения жесткость подземных вод пре­вышает ПДК в несколько раз (Орел, Смоленск, Тула, Краснояр­ский р-н Астраханской обл., Волжский р-н Волгоградской обл., Самара, Нефтекумск и др.), а в несколько десятков раз на 5 уча­стках (Волгоград, Соликамск и Березняки Пермской обл., Челя­бинск, Туймазинский р-н в Башкирии).

На 7 участках содержание различных органических соедине­ний в подземных водах превышает ПДК более чем в 100 раз.

Достаточно часто отмечаются случаи бактериального загряз­нения подземных вод, особенно в первых от поверхности водо­носных горизонтах.

Следует подчеркнуть, что наиболее опасным является загряз­нение водоносных горизонтов, широко используемых для водо­снабжения городов и крупных населенных пунктов, где подзем­ные воды являются часто основным или даже единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения. В связи с этим был выполнен анализ качества используемых подзем­ных вод 63 городов и населенных пунктов России. Превышение ГОСТа отмечается: по железу - в 47 городах, по сероводороду - в 3, по жесткости - в 18, по фенолам - в 16, по барию - в 4, по хрому - в 4, по свинцу - в 2, по мутности - в 18, по мышьяку - в 3 и т. д.

Использование вод с превышением ПДК по отдельным ком­понентам состава в питьевых целях может вызвать различные заболевания. Подробнее этот вопрос рассматривается в главе 8.