Причина антропогенных изменений качества подземных вод

Антропогенное влияние на подземные воды стало особенно ощу­тимым в текущем столетии в связи с развитием и интенсификацией промышленности и сельского хозяйства, ростом крупных городов и расширением урбанизированных территорий. Оно проявляется в истощении запасов подземных вод и ухудшении их качества; при этом в подземных водах может увеличиться содержание компонен­тов, характерных для природных подземных вод (хлориды, сульфа­ты, железо и др.), но могут также появиться компоненты и соеди­нения, связанные исключительно с деятельностью человека — по­верхностно-активные вещества, ядохимикаты, синтетическая орга­ника и др.

Данные о современном загрязнении подземных вод приведены в работах [3, 7, 16, 22, 23, 33 и др.]. Интенсивность загрязнения под­земных вод характеризуется размерами площади, где произошло ухудшение качества воды, и концентрацией загрязняющих веществ в подземных водах. Она зависит от характера и длительности дей­ствия источника загрязнения, гидрогеологических условий участка его расположения, а также от вида и срока осуществления защит­ных мероприятий, направленных на ликвидацию или ограничение развития очага загрязнения в водоносном горизонте.

Вещества антропогенного происхождения попадают в подзем­ные воды из промышленных и коммунально-бытовых стоков и от­ходов, удобрений и ядохимикатов, стоков и отходов животновод­ческих ферм и комплексов, птицефабрик и других объектов.

Химическое загрязнение подземных вод связано с поступлением промышленных сточных вод, утечками технологических жидкостей, растворением атмосферными осадками сырья, твердых отходов и продуктов промышленности, загрязнением атмосферного воздуха, неправильным использованием сельскохозяйственных удобрений и ядохимикатов. Для современного промышленного производства характерно разнообразие состава сырья, продуктов, сточных вод, отходов (именно это определяет многочисленность веществ, кото­рые могут поступать в водоносный горизонт). На участках хими­ческого загрязнения в подземных водах обнаружены тяжелые ме­таллы, нефтепродукты, синтетические органические соединения, хлориды, сульфаты, фтор, мышьяк, азот и многие другие вещества. Показатели химического состава и химических свойств воды, кото­рые целесообразно определять в районе воздействия сточных вод и отходов, специфичны для различных предприятий. Соответствую­щие методические указания по этому вопросу приведены в работе [15].

Биологическое загрязнение подземных вод вызывается микро­организмами, поступающими при инфильтрации фекальных и ком­мунально-бытовых сточных вод из выгребных ям, канализацион­ной сети, скотных дворов, полей фильтрации, а также при исполь­зовании береговыми водозаборами загрязненных речных вод. Из мелководных водохранилищ и прудов-охладителей с теплой водой могут проникать сине-зеленые водоросли и другая микрофлора по водоносному горизонту в водозаборные скважины, находящиеся на расстоянии десятков метров и более от берега. Эти микроорганиз­мы вызывают обрастания трубопроводов, резервуаров и ухудша­ют качество воды.

Разнообразные органические вещества, поступающие в подзем­ные воды с коммунально-бытовыми сточными водами и отходами, а также из отходов пищевой промышленности, стимулируют интен­сивный рост и активность микроорганизмов в водоносном горизон­те, что приводит к дополнительному ухудшению качества воды.

Радиоактивное загрязнение подземных вод ураном, радием, стронцием, цезием и другими элементами в основном является следствием ядерных взрывов, поступления сточных вод с предпри­ятий, добывающих или использующих радиоактивные вещества.

Тепловое загрязнение подземных вод возникает на участках прудов-охладителей нагретых промышленных вод, при сбросе в скважины нагретых вод из систем кондиционирования, а также на участках, где береговые водозаборы используют речные воды с по­вышенной температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.

При всем многообразии обстоятельств и путей поступления ан­тропогенных загрязнений в водоносный горизонт и к водозаборам можно, в соответствии с предложениями Е. Л. Минкина, выделить несколько типичных случаев:

1) поступление сверху, с поверхности земли, в результате ин­фильтрации промышленных и коммунально-бытовых сточных вод с территорий предприятий и населенных пунктов, а также проник-

новение дренажных, сточных и атмосферных вод с сельскохозяйст­венных территорий и т. п.;

2) поступление сбоку при фильтрации загрязненных поверхно­стных вод через борта, русло и затопленные поймы рек, а также при фильтрации морских вод на участках интенсивного водоот-бора и снижения уровня подземных вод;

3) поступление в виде вертикального перетока загрязненных грунтовых вод в нижележащий эксплуатируемый водоносный гори­зонт через гидрогеологические окна или через разделяющий слабо­проницаемый слой;

4) поступление загрязненных грунтовых вод в нижележащий эксплуатируемый водоносный горизонт через затрубное простран­ство водозаборной скважины;

5) поступление через незатампонированные дефектные разве­дочные и наблюдательные скважины.

Водоносный горизонт загрязняется также при сбросе сточных вод в поглощающие скважины, колодцы, шахты.

По масштабу влияния на водоносные горизонты выделяются локальные и региональные загрязнения подземных вод.

Источниками локального загрязнения являются отдельно дей­ствующие объекты: 1) фильтрующие шламо- и хвостохранилища, гидрозолоотвалы, пруды-накопители, отстойники, испарители, поля фильтрации и другие земляные емкости для сбора жидких и твер­дых отходов производства, минерализованных-шахтных вод и т. п.; 2) свалки коммунально-бытовых и промышленных отходов на по­верхности земли, в выработанных карьерах; 3) индивидуальные системы канализации (септики, выгребные ямы) и нарушенные участки трасс централизованной канализации; 4) территории про­мышленных предприятий, нефтебаз, складов горюче-смазочных ма­териалов, где происходит утечка нефтепродуктов, технологических и сточных вод; 5) животноводческие фермы и комплексы, склады удобрений и ядохимикатов, силосные ямы; 6) участки сброса сточ­ных вод в скважины и горные выработки.

Рис. 1. Загрязнение подземных вод в районе сброса сточных вод в пес­чаный карьер (по В. Робертсону, Дж. Баркеру, И. Ле Во, С. Марку, 1984 г.):

1 — карьер; 2 — гидроизогипсы; 3 — изо­линии содержания натрия, мг/дм³

Под локальным источником загрязнения в водоносном горизон­те формируется ареал загрязнения подземных вод, форма и раз­меры которого в плане, а также проникновение в глубину водонос­ного горизонта изменяются в широких пределах и зависят, во-пер­вых, от интенсивности и характера поступления загрязнений (по­стоянное, периодическое), химического состава, плотности и вязко­сти инфильтрующихся загрязненных вод, во-вторых, от гидрогео­логических условий участка — литологического строения, гидро­геологических параметров зоны аэрации и водоносного горизонта, направления и скорости движения подземных вод; в-третьих, от ха­рактера проявления процессов физико-химического взаимодействия между загрязняющими компонентами и подземными водами и поро­дами. На рис. 1 показан в плане ареал загрязнения грунтовых вод песчаного водоносного горизонта отходами производства, сбрасываемыми в карьер. Сточные воды содержат большое коли­чество органических веществ и сульфатов натрия, имеют высокое значение рН. Загрязнение водоносного горизонта охватило участок длиною 900 м, а шириной 400 м и проникло на глубину более 25 м. В зоне загрязнения содержание натрия достигло 3000 мг/дм³, хло­ридов 590 мг/дм³, общего органического углерода 2000 мг/дм³, ще­лочность повысилась до 2700 мг/дм³, а химическое потребление кислорода — до 10800 мг O₂/дм³.

Рис. 2. Ареал загрязнения подзем­ных вод под свалкой отходов (по Д. Макфарлейну, Дж. Черри, Р. Гилхэму, Е. Садики, 1983 г.):

Дата добавления: 2015-07-18