М.6. Влияние загрязнения подземных вод на окружающую среду

 

При оценке влияния химического состава подземных вод на окружающую среду требуют серьезного внимания процессы распространения загрязняющих компонентов из подземных вод по пищевым цепям. В этом случае токсические элементы попадают в организм человека не только с питьевой водой, но и через растительную и животную пищу. Даже если население не пьет загрязненную воду, а только использует ее для приготовления пищи, водопоя скота и полива растений, это может отразиться на здоровье не только нынешнего, но и последующих поколений. Своевременный, оперативный и качественный контроль за химическим составом воды, используемой для хозяйственно-бытовых целей, является одним из условий улучшения состояния окружающей среды.

Анализ распределения важнейших нормируемых химических элементов в маломинерализованных подземных водах. При оценке качества подземных вод нормируемые элементы можно разделить на две группы. В первую группу входят элементы, фоновые концентрации которых в пресных подземных водах часто близки к ПДК. К ним относятся Р, Ре, Ве, Зе, Зг, Мп и ряд других. Вторую группу составляют элементы, естественные концентрации которых, как правило, значительно ниже ПДК. Такими элементами являются Си, Мо, РЬ, 2п и некоторые другие. Однако следует учитывать, что такое распределение весьма условно, и в каждом конкретном случае для прогноза возможных концентраций микроэлементов в подземных водах необходимо прежде всего изучить гидрогеологические условия района и минералогический состав водовмещающих пород. Так, например, Си, 2п и РЬ могут иметь повышенные концентрации в районах полиметаллического оруденения. В связи с тем, что подземные воды с регионально повышенными концентрациями нормируемых элементов достаточно широко и закономерно распределены в земной коре, при гидрогеологических исследованиях выделяют гидрогеохимические провинции с фиксированным набором элементов, имеющих концентрации на уровне или выше ПДК [22].

Понятие о загрязнении подземных вод. Под антропогенным загрязнением подземных вод понимают ухудшение качества воды (химических, физических, биологических свойств), вызванное хозяйственной деятельностью человека. Понятие "загрязнение" относится прежде всего к подземным водам питьевого назначения. Загрязнение подземных вод может выразиться в повышении содержания природных компонентов, а также в появлении специфических веществ искусственного происхождения -неорганических (цианиды, роданиды), органических (нефтепродукты, пестициды, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и др.). Обычно выделяют две стадии загрязнения: начальную стадию, когда содержания компонентов выше фонового, но ниже ПДК, и собственно загрязнение, когда концентрации отдельных компонентов превышают ПДК. По видам загрязнителей выделяют химическое, биологическое, радиоактивное и тепловое загрязнения, по масштабу - локальное и региональное.

Поступать загрязнение в водоносный горизонт может практически со всех сторон: сверху, сбоку, снизу и непосредственно в пласт в результате закачки.

Влияние загрязняющих веществ на равновесие в системе вода - порода - газ - живое вещество. С точки зрения влияния загрязняющих веществ на гидрохимические свойства подземных вод выделяют инертные загрязняющие вещества и активные загрязняющие вещества. Инертные не изменяют Еh - рН состояния подземных вод, слабо участвуют в процессах комплексообразования и т.д. (гЮ3",СГ, некоторые органические вещества.). Активные загрязняющие вещества изменяют гидрогеохимическую обстановку и, как следствие, нарушают равновесие в системе вода - порода - газ - живое вещество (Н+, Ре2+, Н23 и т.д.).

Общая степень закомплексованности химических элементов, особенно элементов-комплексообразователей, в загрязненных подземных водах выше, поскольку эти воды содержат более высокие концентрации анионов, с которыми возможно комплексообразование этих элементов. Ф.И.Тютюнова [50] установила следующие ряды по степени способности к комплексообразованию в подземных водах: для катионов - Ре3+ > А13+ > РЬ2+ > Си2* > 2п2+ > Ре2+ > Са2+ > Мд2+ > ЫН4+ > №2+; для анионов - органические вещества > ОН2" > СОэ2" > 304 " >Р" >НС03 >М03" >СГ.

Взаимосвязь гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод. Гидродинамический и гидрохимический режимы подземных вод тесно связаны. При понижении уровней нарушается гидрогеохимическое равновесие, усиливаются окислительные процессы, изменяются рН, ЕН и, как следствие, состав подземных вод. Например, если водо-вмещающие породы содержат сульфидные минералы, то снижение уровня подземных вод приведет к окислению сульфидов, снижению рН подземных вод и, как следствие, к увеличению содержания в воде многих металлов (МЗ+202= М2+ + + 3042"). Также при понижении уровня возможен подток сбоку или переток снизу некондиционных подземных вод. При повышении уровня изменяется водно-солевой баланс грунтовых вод, увеличивается испарение с капиллярной каймы, вода

начинает контактировать с новыми водовмещающими породами, и, как следствие, - изменение химического состава.

Характеристика гидрогеохимических свойств наиболее распространенных загрязнителей. Неорганические вещества. Среди неорганических загрязнителей наиболее распространены компоненты общего химического состава воды (С1, ЗОч, N03). газы (Н23), микроэлементы, в основном это тяжелые металлы, а также родониды (Кт(1\1С5)п) и цианиды (Кт(С1\1)п), применяемые при обогащении металлических руд. Теоретически неорганическим загрязнителем может быть большинство элементов.

Органические вещества. В настоящее время существуют ПДК для питьевых вод более чем для тысячи органических соединений. Наиболее часто в подземных водах встречаются повышенные количества нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, фенолов, хлорорганических (ХОП) и фосфорорганических (ФОП) пестицидов. В последнее время все большее внимание обращается на высокотоксичные полиароматические углеводороды и диоксины.

Радиоактивные вещества. Наиболее распространенными радиоактивными загрязнителями являются изотопы Зг (время олураспада 28,4 года), 137Са (30 лет), при ядерных испытаниях и авариях также может происходить загрязнение изотопами 1311 (8,1 сут), 239Ри (24400 лет), 23811 (4,5.10 й лет), ^Со (5,25 лет).

Биологическое загрязнение подземных вод. Данный вид загрязнения вызывается различными микроорганизмами -водорослями, бактериями, вирусами. Наиболее опасно загрязнение болезнетворными организмами, поступающими в подземные воды в основном с фекальными и хозяйственно-бытовыми водами. Время выживания болезнетворных микробов в подземных водах может достигать 400 сут. Биологическое загрязнение подземных вод может интенсифицироваться тепловым загрязнением.

Последствия загрязнения подземных вод. Загрязнение подземных вод не является локальным процессом, оно тесно связано с загрязнением окружающей природной среды в целом. Содержащиеся в подземных водах зоны активного водообмена загрязнения в конечном итоге попадают в реки и озера (области разгрузки).

Загрязнение пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, не только сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды, но и приводит к необходимости колоссальных затрат на очистку воды, ремонт и реконструкцию очистных сооружений, дополнительных затрат на здравоохранение. Это происходи! на фоне недостаточной изученности и состояния загрязнения, и влияния многих вредных компонентов на здоровье людей и животных, и неразвитости методов исследований многих новых видов загрязнения.