ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

С каждым годом в нашей стране, как и во всем мире, возрастает техногенная нагрузка на окружающую среду. И эту нагрузку испытывает на себе такой важный ресурс как подземные воды, подвергаясь нарастающему риску загрязнения и истощения. Значение подземных вод для жизни и деятельности человека трудно недооценить, в России подземные воды имеют широкое применение: для питьевых, хозяйственно-питьевых и технологических нужд, для орошения земель, лечебные минеральные воды используют в оздоровительных целях, теплоэнергетические – для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и гражданских объектов и т.д. Запасы подземных вод велики, но процесс их восполнения является очень длительным, поэтому рациональное использование подземных вод и их защита от истощения и загрязнения – одна из наиболее актуальных проблем, как в России, так и в мире, требующая особого внимания [5].

Источники загрязнения подземных вод можно разделить на три группы химические, биологические и радиоактивные.

Химическое загрязнение, как правило, носит антропогенный характер и происходит за счет поступления стоков жидких и растворенных атмосферными осадками твердых отходов различных промышленных предприятий и городских бытовых свалок, а также неправильным использованием сельскохозяйственных удобрений и ядохимикатов, при выпадении загрязненных атмосферных осадков [7].

Неорганические и органические вещества могут поступать в подземные воды непосредственно с промышленных предприятий из отстойников, полей фильтрации, хвосто- и шламо-хранилищ, вследствие технологических утечек. В результате в подземных водах либо возрастает содержание свойственных для природных вод компонентов (хлориды, сульфаты, железо и др.), либо появляются компоненты и соединения несвойственные для природных вод (токсические вещества, поверхностно-активные вещества, синтетическая органика) [3].

Наиболее уязвимы для загрязнения грунтовые воды и воды с недостаточной естественной защищенностью (если покрывающая толща горных пород водопроницаема и имеет небольшую мощность). Такие воды обычно принимают на себя основную часть инфильтрующихся с поверхности загрязнений. Это могут быть сточные бытовые и промышленные воды, сельскохозяйственные ядохимикаты и удобрения, проникающие вместе с атмосферными осадками [2].

Менее уязвимы к загрязнению напорные водоносные горизонты в области их напора. Однако в области их  питания и через так называемые  литологические окна в водоупорной кровле сточные и загрязненные грунтовые воды так же могут поступать в напорные горизонты, загрязняя и их [3].

Хорошо защищенными считаются подземные воды водоносный горизонт которых надежно изолирован от поверхностных вод, которые либо проникнут в водоносный горизонт за очень большой период времени, либо не проникнут вовсе. Породы, перекрывающие защищенный водоносный горизонт имеют способность очищать загрязненные поверхностные воды на пути их фильтрации в подземный водоносный горизонт [2].

Химические загрязнения имеют свойство распространяться на большие расстояния, очаги таких загрязнений могут принимать различные размеры и форму, которые со временем изменяются, в зависимости от гидрогеологических условий в которых находится загрязненный водоносный горизонт [6].

Биологическое загрязнение подземных вод происходит при попадании в них болезнетворных микроорганизмов (термотолерантные колиформные бактерии, споры сульфитредуцирующих клостридий, простейшие, водоросли, грибы, вирусы, актиномицеты и др.). Проникновение болезнетворных микроорганизмов происходит через инфильтрацию неочищенных сточных вод (хозяйственно-бытовые, дождевые, талые, утечки и аварийные сбросы из канализационных сетей, стоки скотных дворов, из выгребных ям, полей фильтрации и т.д.). В напорные водоносные горизонты биологические загрязнения попадают через заброшенные водозаборы, незатампонированные дефектные разведочные и наблюдательные скважины, вместе с загрязненными речными водами и т.д. [7].

Микробные загрязнения в подземных водах неустойчивы и нестабильны. Масштаб бактериального загрязнения подземных вод и длина пути продвижения болезнетворных микроорганизмов в водоносном пласте зависит от гидрогеологических факторов (скорость движения воды, фильтрационные характеристики горизонта, литологический состав пород, степень начального загрязнения воды, длительность выживания бактерий).

Если время движения загрязненной воды в водоносном горизонте превышает сроки выживаемости бактерий, то они лишаются жизнеспособности и вирулентности (способности к неблагоприятному воздействию на организм человека) и не смогут принести вред при использовании воды [7].

Важную роль для уменьшения бактериального загрязнения подземных вод имеет адсорбация бактерий на частицах горных пород слагающих водоносные горизонты. Изучение выживаемости бактерий и их адсорбация на частицах горных пород имеет большое значение при эксплуатации месторождений подземных вод [4].

Многочисленными исследованиями установлено, что выживаемость бактериальных микроорганизмов в подземных водах больше по времени, чем в поверхностных водах. Это обусловлено защищенностью подземных вод от солнечных лучей, более низкими температурами и отсутствием в водоносных горизонтах бактериофагов. Для некоторых бактерий, например, для кишечной палочки, в подземных водах с температурой от 4 до 6 °С выживаемость достигает 400 суток. Поэтому при расчете второго пояса зоны санитарной охраны, предназначенного для защиты водоносного горизонта одновременно от микробных и химических загрязнений, срок выживаемости бактерий принимается равным 200-400 суткам [7].

Радиоактивное загрязнение подземных вод может иметь естественное или искусственное происхождение. Естественное радиоактивное загрязнение обусловлено природным содержанием в подземных водах радиоактивных элементов (радий, стронций, цезий, тритий и др.). Искусственное радиоактивное загрязнение возникает при поступлении в подземные воды радиоактивных элементов, содержащихся в продуктах и отходах при использовании атомной энергии, сбросе радиоактивных сточных вод в недра и захоронении твердых ядерных отходов, при подземных ядерных взрывах в мирных целях и при испытании ядерного оружия [1].

Распространение радиоактивных веществ в водоносном горизонте зависит от их способности к самопроизвольному распаду. Показателем самопроизвольного распада является период полураспада, соответствующий времени, в течение которого начальное количество радиоактивного элемента уменьшается в два раза. Движение подземных вод в водоносных горизонтах, как правило, протекает на небольшой скорости, в сравнении с поверхностными и грунтовыми водами, поэтому загрязнение  возможно изотопами с полураспадом более одного-двух месяцев. Важным свойством большинства радиоактивных изотопов является значительная поглощаемость их почвами и горными породами, что оказывает влияние на их миграцию в подземных водах.

Сорбция и десорбция радиоактивных элементов почвами и горными породами зависит от множества факторов: валентности элемента, температуры и химического состава раствора, гранулометрии и минералогического состава породы, катионно-обменной емкости породы и т.д. Такие элементы, как йод-131, сера-35, почти не сорбируются на породах, слабо сорбируются рутений-106, уран, цезий-137, стронций-90. Эти элементы наиболее опасны в отношении загрязнения подземных вод, так как они являются долгоживущими и обладают повышенной миграционной способностью в подземных водоносных горизонтах [1].

Радиоактивному загрязнению, как и другим видам загрязнений, наиболее подвержены грунтовые воды, особенно при небольшой мощности зоны аэрации. Радиоактивное загрязнение глубоких водоносных горизонтов возможно в районах с интенсивным развитием тектонических трещин, связанных с очагами данного вида загрязнения [1].

Список литературы:

1. Белицкий А.С., Орлова И.Е. Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений. М.: Медицина, 1968. — 208 с.
2. Бочевер Ф.М., Орадовская А.Е. Гидрогеологическое обоснование защиты подземных вод и водозаборов от загрязнений. М.: Недра, 1972. — 128 с.
3. Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М.: Недра, 1976. — 152 с.
4. Минкин Е.Л. Исследования и прогнозные расчеты для охраны подземных вод. М.: Недра, 1972. — 108 с.
5. Плотников Н.И. Подземные воды – наше богатство. М., 1976. — 208 с.
6. Потемкин Л.А. Охрана недр и окружающей среды. М., 1977. — 205 с.
7. Орадовская А.Е., Лапшин П.Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод. М.: Недра, 1987. — 167 с.