ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 4, с. 340-351
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 556.388.2
КАЧЕСТВО ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МИНСКОЙ И МОСКОВСКОЙ ГОРОДСКИХ АГЛОМЕРАЦИЙ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ, ВОЗМОЖНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ
© 2015 г. И. В. Галицкая*, В. И. Пашкевич**, Г. И. Батрак*
*Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., д. 13, стр. 2, Москва,101000 Россия. Е-та11^а^еоепу@таИ.ги **Институт природопользования НАНБеларуси, ул. Скорины 10, Минск, 220114 Республика Беларусь
Поступила в редакцию 10.09.2014 г.
Рассмотрено современное состояние качества пресных подземных вод в Минской и Московской городских агломерациях, основные факторы формирования химического состава, возможность управления. При оценке геоэкологического состояния подземных вод в пределах Минской городской агломерации отмечен закономерный рост антропогенного загрязнения подземных вод основного эксплуатационного горизонта - межморенного днепровско-сожского водоносного комплекса. Анализ материалов позволяет проследить тесную связь загрязнения подземных вод с экологической ситуацией на участках расположения скважин. При анализе ситуации в Московской городской агломерации особое внимание уделено изменению качества подземных вод каменноугольных водоносных горизонтов в результате поступления в подземные воды загрязняющих веществ при активном хозяйственном освоении территории и интенсификации перетекания загрязненных поверхностных и грунтовых вод при водоотборе. Рассмотрены рекомендации по управлению качеством подземных вод городских агломераций.
Ключевые слова: подземные воды, загрязнение, соединения азота, тяжелые металлы, радионуклиды.
ВВЕДЕНИЕ
В современный период в условиях постоянно ухудшающейся экологической обстановки одна из важнейших проблем - управление подземной гидросферой, базирующееся на результатах исследования современного состояния подземных вод, закономерностей формирования гидрогеодинами-ческих и гидрогеохимических условий и прогнозе их изменения на различных этапах освоения территорий. Особую опасность представляют территории крупных городских агломераций с различными по типам и масштабам воздействий техногенными источниками, обусловливающими как загрязнение различных компонентов природной среды, так и изменение водного баланса подземной гидросферы, что приводит к подъему или понижению уровня подземных вод и активизации процессов, негативно сказывающихся на качестве подземных вод.
В сложнейшей проблеме управления подземной гидросферой на территории развивающихся
городских агломераций существуют пробелы, среди которых одно из основных мест принадлежит исследованию влияния факторов урбанизации на механизмы и закономерности техногенного преобразования природного гидродинамического и гидрогеохимического режимов подземных вод. Изменение масштаба, направленности и интенсивности факторов, действующих при развитии агломерации, а также появление новых факторов обусловливают необходимость поиска новых и совершенствования традиционных методологий и технологий оценки влияния антропогенных факторов на состояние подземной гидросферы.
Сотрудничество российских и белорусских ученых в исследовании влияния техногенеза на состояние подземной гидросферы городских агломераций России и Беларуси позволяет использовать важнейший метод постижения объективного научного знания - метод сравнительного анализа, что при разных геолого-гидрогеологических
условиях изучаемых регионов дает возможность усовершенствовать методологию и методические подходы к оценке роли антропогенных факторов в изменении гидродинамического и гидрогеохимического режимов подземных вод, ухудшении качества подземных вод, а также стратегию управления подземной гидросферой.
Основные задачи совместных исследований: анализ современного состояния качества подземных вод Московской и Минской городских агломераций и тенденции их изменения; оценка влияния антропогенных факторов на состояние подземной гидросферы и формирование гидродинамического и гидрогеохимического режимов подземных вод на территории селитебных и промышленных зон; выявление пространственно-временных закономерностей техногенных преобразований подземных вод с использованием современных методов и технологий; обоснование количественных методов выделения техногенной составляющей в режиме уровня и химического состава подземных вод и апробация этих методов на материалах режимных наблюдений; определение количественных критериев оценки и разграничения фоновых и техногенных режимов подземных вод; разработка методологии оценки роли антропогенных факторов в современном состоянии подземной гидросферы с целью управления ресурсами и качеством подземных вод городских агломераций.
В настоящей статье представлены результаты первого этапа исследований, заключающегося в анализе и оценке современного состояния пресных подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов Московской и Минской городских агломераций, тенденции их изменения, возможности управления.
КАЧЕСТВО ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МИНСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ
Территория Беларуси и Минский регион в том числе обладают весьма значительными ресурсами пресных подземных вод. На их использовании базируется практически все хозяйственно-питьевое водоснабжение страны. В настоящее время лишь в Минске и Гомеле для нужд водоснабжения частично используются поверхностные воды. Однако в ближайшие годы и в этих городах все водоснабжение будет переведено на подземные источники.
В Минске в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения подземные воды преоблада-
ют над поверхностными. Водоотбор из подземных источников с утвержденными запасами составляет в среднем около 500 тыс. м3/сут. Из Вилейско-Минской системы в водопроводные сети поступает около 200 тыс. м3/сут. Вместе с тем общие разведанные и утвержденные запасы подземных вод в районе Минска достигают 1007 тыс. м3/сут (в том числе на водозаборах - 886 тыс. м3/сут), т.е. вполне могут полностью обеспечить потребности города в питьевой воде [3]. Однако существуют лимитирующие факторы, препятствующие увеличению отбора подземных вод. К их числу относится негативное влияние отбора подземных вод на сток малых рек. Формирование в пределах Минской городской агломерации огромной де-прессионной воронки в подземных водах привело к резкому сокращению, а на некоторых участках к полному прекращению меженного стока малых рек (рр. Переспа, Волма, Слепянка, Цна, Лошица, Тростянка и др.).
Добыча подземных вод для нужд хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения города осуществляется на 12 групповых водозаборах, каждый из которых имеет десятки скважин (рис. 1). Водозаборы "Новинки", "Петровщина", "Зеленовка", "Дражня" построены в 1930-е и 1950-е гг. В настоящее время они полностью или частично находятся в пределах городской территории. Остальные водозаборы - "Боровляны", "Островы", "Волма", "Вицковщина", "Водопой", "Фелицианово" и "Зеленый Бор", расположены в более благоприятных экологических условиях на удалении от 8 до 25 км от города. Помимо групповых водозаборов добыча подземных вод в городе и на прилегающих территориях осуществляется многими десятками ведомственных скважин.
Основные эксплуатационные водоносные комплексы:
- днепровско-сожский межморенный (^^П^г), залегающий на глубинах 40-60 м, повсеместно распространен, эксплуатируется на всех водозаборах и обеспечивает более 90% объема добываемых подземных вод в районе Минска;
- верхнепротерозойский (PR2), глубина залегания которого в зависимости от отметок рельефа земной поверхности колеблется в пределах от 160 до 320 м. На некоторых минских водозаборах совместно с последним эксплуатируется также девонский водоносный комплекс ^2). Оба комплекса обеспечивают лишь 8-10% от общей добычи подземных вод для нужд города [17].
По химическому составу подземные воды днеп-ровско-сожского комплекса преимущественно
Рис. 1. Схема расположения групповых водозаборов г. Минска.
гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые, их минерализация 170^600 мг/дм3, величина рН - 7.2^8.3 [3]. По содержанию основных нормируемых показателей химического состава они в основном соответствуют нормам СанПиН 10-124 РБ 99 "Питьевая вода" [20]. Исключение составляют нередко повышенные содержания Feобщ (до 1.5-7.4 мг/дм3 при ПДК 0.3 мг/дм3) и обусловленная этим мутность воды (до 3-5 мг/дм3 при ПДК - 1.5 мг/дм3), а также повышенные содержания в отдельных случаях Мп (до 0.4-0.6 мг/дм3 при ПДК - 0.1 мг/дм3).
Подземные воды верхнепротерозойского водоносного комплекса отличаются более сложным химическим составом. Наряду с гидрокарбонатными магниево-кальциевыми водами часто встречаются гидрокарбонатные натриево-каль-циевые и кальциево-натриевые. Их минерализация варьируется от 250 до 740 мг/дм3, а величина рН - от 7.5 до 8.5 [16]. Высокие величины рН (8.0-8.5) отмечаются в водах гидрокарбонатного кальциево-натриевого состава. Для них характерны повышенные содержания (мг/дм3): F - до 2.65 при ПДК - 1.5; В - до 1.97 при ПДК - 0.5; Ва - до 0.44 при ПДК - 0.1. На водозаборе "Виц-
ковщина" в верхнепротерозойском комплексе наблюдаются высокие содержания NH4+ до 6.4 мг/дм3 (при ПДК - 2.6 мг/дм3). Повышенные содержания Fe, Мп, F, В, Ва, NH4+ обусловлены преимущественно природными факторами - гу-мидным климатом региона и значительной его заболоченностью, составом водовмещающих пород и гидрогеологическими особенностями их залегания, а также геохимическим типом подземных вод [11, 17].
Вместе с тем на всех водозаборах в подземных водах днепровско-сожского комплекса отмечены следы антропогенного загрязнения. Это проявляется в росте содержания ионов N0^, С1-, SO42-, увеличении жесткости и минерализации (сухого остатка). Наиболее интенсивное загрязнение установлено на водозаборах "Новинки", "Зеле-новка", "Дражня", "Петровщина" и "Волма". Оно фиксируется в водах межморенного днепровско-го-сожского комплекса и полностью отсутствует в водах глубокозалегающего верхнепротерозойского комплекса. Анализ материалов позволяет проследить тесную связь загрязнения подземных вод днепровско-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.