Description:

Введение Подземные воды - составляющая часть геологической среды. Основные компоненты состава пресных подземных вод. Основные процессы, определяющие условия формирования химического состава пресных подземных вод. Влияние состояния подземных вод на экосистему человека. Значение химического состава воды при ее использовании. Основные нормативные документы России и Всемирной организации здравоохранения, регламентирующие состав питьевых вод. Экзогенные гипери-гипомикроэлементозы. Классификация подземных питьевых вод по качеству. Комплексные методы оценки качества подземных вод. Влияние загрязнения подземных вод на окружающую среду. Характеристика основных видов техногенного воздействия на подземные воды. Защищенность подземных вод. Влияние горнодобывающей индустрии на подземные воды. Влияние промышленности на подземные воды. Изменение гидрогеохимических условий на урбанизированных территориях. Влияние сельскохозяйственного производства и гидротехнических сооружений на подземные воды. Виды и методы эколого-гидрогеологических исследований. Мониторинг состояния подземных вод. Принципы эколого-гидрогеологического картографирования. Прогнозные модели. Минимизация отрицательного воздействия на подземную гидросферу. Вода, являясь одним из самых распространенных веществ в природе, представляет собой уникальное соединение, благодаря которому на Земле зародилась и существует такое явление как жизнь, все то, что мы называем биосферой. Все природные воды теснейшим образом взаимосвязаны и образуют гидросферу - сплошную водную оболочку Земли. Вода в виде молекул H2O отмечается в литосфере и атмосфере, а биосфера более чем на три четверти состоит из воды. Гидросфера - динамичная система, в которой между водными массами всех оболочек Земли поддерживается динамическое равновесие. С участием воды совершается кругооборот веществ и энергии в природе. Значительную роль в глобальном круговороте воды играет подземная составляющая. Здесь можно выделить подземный сток атмосферных осадков и преобразования воды во время таких геологических процессов, как седиментация, перекристаллизация пород и т.д. Следует также упомянуть об образовании воды из мантийных газов. Таким образом, подземные воды, характеризуясь особыми условиями миграции и разнообразными условиями формирования химического состава, являются составной частью единой гидросферы Земли. В настоящее время все большую остроту приобретает проблема пресной воды. На XXXV сессии Генеральной Ассамблеи ООН было объявлено, что более миллиарда людей планеты страдает от недостатка доброкачественной воды, необходимой для питья и хозяйственных нужд. Только для поддержания жизни человеку ежесуточно необходимо около 2 л воды, а житель современного благоустроенного города в сутки расходует от 100 до 1000 л. Еще больше расход пресной воды в промышленности: для производства одной тонны стали расходуется 150-200 м3 воды, меди - 500, бумаги 450-1000, искусственного волокна 2000-6000 м3. В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей степени ориентируется на подземные воды. Так, в России более 60 городов использует для водоснабжения подземные резервуары. В других странах доля подземного водоснабжения еще выше. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду подземные воды также подвергаются загрязнению и истощению. В связи с этим при решении проблем охраны и рационального использования окружающей среды подземные воды, которые являются одной из наиболее используемых, уязвимых и динамичных составляющих геологической среды, занимают особое место. Пресные подземные воды являются основным объектом изучения экологической гидрогеологии. Экологическую гидрогеологию можно определить как учение о роли гидрогеологических условий в существовании и развитии биосферы при негативном влиянии техногенеза. Основными предметами изучения экологической гидрогеологии являются: Влияние естественных и техногенных гидрогеологических условий на биосферу и, прежде всего, на человека. Гидрогеологические аспекты изменения свойств геологической среды под воздействием человеческой деятельности. Прогноз и профилактика отрицательного воздействия на подземные воды. Принципы охраны и рационального использования подземной гидросферы. Экологическая гидрогеология является комплексной, междисциплинарной наукой, охватывающей целый ряд разделов гидрогеологии, экологии, токсикологии, химии, радиоэкологии и других наук. В связи с этим из-за большого объема рассматриваемых вопросов в данном учебном пособии материал изложен в тезисной форме. Основное внимание уделено комплексному подходу к проблемам. Для более глубокого знакомства с имеющимися данными читателю рекомендуется обратиться к специальным научным, справочным и учебным публикациям. Этим объясняются значительные размеры списка литературы. 1. Подземные воды - составляющая части геологической среды В последнее время верхняя часть земной коры все чаще рассматривают как элемент среды обитания человека. В связи с этим в литературе прочно укоренилось понятие "геологическая среда". Академик Е.М. Сергеев отмечал, что под геологической средой следует понимать верхнюю часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамическая система, находящаяся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека и в известной степени определяющая эту деятельность. Н.И. Плотников уточняя понятие "геологическая среда", характеризует ее как неотъемлемую часть окружающей среды и биосферы, охватывающую верхние разрезы гидрогеосферы, в которую входят четыре важнейших компонента: горные породы (вместе с почвой), подземные воды (вместе с жидкими углеводородами), природные газы и микроорганизмы, постоянно находящиеся в равновесии и формирующие в естественных и нарушенных условиях динамическое равновесие. Учитывая, что именно состояние этого равновесия определяет состав подземных вод, их можно рассматривать не только как наиболее используемую, уязвимую и динамичную составляющую геологической среды, но и как основной индикатор ее состояния. При организации центров мониторинга состояния геологической среды основное внимание уделяется подземным водам, в первую очередь пресным, которые помимо всего прочего являются и ценнейшим полезным ископаемым. 1.1 Основные компоненты состава пресных подземных вод Несмотря на малую минерализацию (до 1,5 г/л), пресные подземные воды представляют собой сложную многокомпонентную систему, включающую целый комплекс неорганических и органических соединений, газов и живого вещества. Неорганические вещества - макрои микрокомпоненты. В зависимости от концентрации неорганических веществ в подземных водах выделяют макрокомпоненты (десятки и сотни мг/л) и микрокомпоненты (менее 1 мг/л). Макрокомпоненты определяют химический тип воды и, как следствие, ее основные потребительские свойства. В первую очередь к ним следует отнести Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl, SO42-, HCO3-. Концентрации и возможность накопления в подземных водах макрокомпонентов определяются геолого-гидрогеологическими условиями данного района и во многом зависят от минерального состава водовмещающих пород. К микрокомпонентам можно отнести все другие элементы. В настоящее время в воде их обнаружено более 80. Большая часть из них содержится в воде в концентрациях менее 1 мкг/л. Таблица 1 Элемент | С, мг/л ---|--- С | n·100 Элемент | С, мг/л ---|--- Элемент | С, мг/л N | n·100 In | <0,00n Nd | <0,00n Sc | 0,00n Al | 0,n; n I | 0,n Ni | 0,0n Sr | n·10 Ba | 0,n Yb | 0,00n Nb | 0,0n Sb | 0,0n Be | 0,00n Y | 0,0n Sn | 0,0n Tl | 0,0n B | n Cd | 0,0n Pd | <0,00n Ta | 0,00n Br | 0,n K | n·10 Pt | <0,00n Te | 0,00n V | 0,00n Ca | n·100 Pr | <0,00n Tb | <0,00n Bi | <0,00n Co | 0,00n Pm | <0,00n Ti | 0,n W | 0,0n Si | n·10 Ra | n·10-10 Th | 0,0n Gd | <0,00n La | 0,0n Re | 0,00n Tu | <0,00n Ga | 0,n Li | 0,n Hg | 0,00n C | n·100 Hf | <0,00n Lu | <0,00n Rb | 0,0n U | 0,0n Ge | 0,00n Mg | n·100 Ru | <0,00n P | 0,n Ho | <0,00n Mn | 0,n Sm | <0,00n F | n·10 Du | <0,00n Cu | 0,0n Pb | 0,0n Cl | n·100 Eu | <0,00n Mo | 0,0n Se | 0,0n Cr | 0,0n Fe | n·10 As | 0,0n S | n·100 Cs | 0,0n Au | 0,00n Na | n·100 Ag | 0,0n Zn | 0,n Zr | 0,00n Er | <0,00n Из приведенных данных видно, что не любая пресная подземная вода может использоваться для питьевого водоснабжения, так как содержание многих микрокомпонентов в естественных условиях может превышать установленные ПДК (предельно допустимые концентрации). Ключевые слова: город, питьевой водоснабжение, оптимальный, плотник, фтор, значительный, компонент, среда, пресный подземный, живой вещество, серый, грунтовой вод, подземный вода, содержание фтор, гидрогеохимический моделирование, содержание холестерин, карта, нормативный документ, подземный вод, сумма балл, загрязнение подземный, биологический, геологический среда, активный, территория, следствие, качество, фактор, загрязняющий вещество, окружающий, поверхность земля, соединение, естественный, водоносный, порода, защищённость, применение, основа, норма, количество, животный пищать, геохимический барьер, грунтовый вода, движение вода, содержание компонент, охрана, поверхностный вод, химический, показатель, процесс определяющий, пдк информация, заболевание, мониторинг, человек, защищенность, сердечный-сосудистый заболевание, водный ресурс, моделирование, газ, органический, хозяйственный деятельность, гольдберг, водозабор, водоснабжение, форма, грунтовый, кислый среда, проблема, водоносный горизонт, радиоактивный, оценка, метод, подземный, цель, данный территория, подробный, бактерия, источник загрязнение, пдк, использование, токсический элемент, питьевой вода, вид, питьевая вода, уровень, природный, неорганический вещество, качественный контроль, переменная валентность, вода применяемый, загрязнение, миграционный форма, спб, миграция, качество критерий, время, централизованный водоснабжение, урбанизированный территория, поверхностный, фаза, гост, лист, связанный, влияние, полив растение, фильтрация, горизонт, экологический, прогнозный ресурс, пресный, качество вод, загрязнитель, должный, окружающий среда, состояние, изменение, очередь, фильтрация вода, свойство, система, биохимический реакция, большинство, состав, мкг, крайнов, грунтовая воды, вода, техногенный воздействие, часть, нитрат, образ, твердый фаза, геохимия, распространенный, земля, содержание, гидрогеология, хозяйственный, процесс, грунтовой, михайлов, настоящее время, ресурс, система вод, организм, зона, физиологический процесс, элемент, понижение температура, минерализация, поверхность, пищевой цепь, сероводород радон, население, определение, развитие, пресный подземный воды, величина, загрязнять, балл, токсичность вод, химический состав, эколого-гидрогеологический, карта указываться, мироненко, значительный степень, миграция вещество, водный, данный, загрязненный вода, техногенный, район, среднесуточный потребность, нормируемый элемент, комплексный, возможность накопление, микроорганизм, гидрогеохимия, информация, гидрогеохимический, тест-организм, исследование, случай, оперативный, питьевой цель, степень, уровень пдк, используемый уязвимый, здоровье, наличие, комплексный соединение, сооружение, негативный влияние, питьевой, реакция, органический вещество, результат, табла приведенный, концентрация, почва, ряд, питьевой вод, загрязнение подземный вод, рациональный использование, зона аэрация, многий, воздействие, гидрогеологический, связь, решение, предприятие, хозяйственный-бытовой цель, геологический, правило, каптажный сооружение, работа, барьер, возможность, задача, природный фактор, вод, вещество, степень ориентироваться, группа, качество вода, водовмещающий порода, значение, последний