Очистка грунтовых вод, загрязненных промышленным предприятием Оловозавод г. Новосибирска

 

Углекислота не является коррозионным агентом, непосредственно воздействующим на металл. Действие ее заключается в растворении карбонатов составных частей ржавокарбонатных отложений, которые образуются в водопроводной сети. В результате этого процесса происходят дальнейшая коррозия материала труб и образование новых отложений; вода приобретает желтую или красноватую окраску, неприятный вкус и содержит мелкие комья рыхлых железистых веществ.

 

Кислород может находиться в  природных водах в различных  концентрациях (0 - 14,6 мг/л), что определяется интенсивностью противоположно направленных процессов, влияющих на содержание кислорода в воде. Обогащение воды кислородом происходит за счет растворения его из воздуха (в соответствии с парциальным давлением кислорода и температурой воды) и выделения водной растительностью в процессе фотосинтеза

 

Окисление некоторых примесей воды, гниение органических остатков, брожение, дыхание организмов понижают содержание кислорода в воде. Резкое уменьшение содержания кислорода в воде по сравнению  с нормальным свидетельствует о  ее загрязнении.

 

Определение концентрации кислорода имеет большое значение при изучении физико-химического режима водоема, его самоочищения и биологической жизни.

 

Кислород интенсифицирует процессы коррозии металлов, поэтому в водах, которые используются для теплоэнергетических  систем, количество растворенного кислорода лимитируется.

 

Сероводород попадает в природные  воды в результате их соприкосновения  с гниющими органическими остатками (сероводород органического происхождения) либо с некоторыми минеральными солями (гипсом, серным колчеданом и др.). Последние, восстанавливаясь и разлагаясь, выделяют сероводород (сероводород неорганического происхождения).

 

Наличие в воде сероводорода органического  происхождения свидетельствует  о загрязненности водоисточника.

 

Сероводород необходимо удалять из воды, используемой для хозяйственно-питьевого или промышленного водоснабжения.

 

Азот попадает в природные воды при поглощении его из воздуха, восстановлении соединений азота денитрифицирующими бактериями, а также в результате разложения органических остатков. Несмотря на меньшую по сравнению с кислородом растворимость азота содержание последнего в природных водах больше из-за более высокого парциального давления его в воздухе.

 

Метан образуется в воде иногда в  очень значительных количествах  при разложении микробами клетчатки растительных остатков.

 

Микроэлементы. Наряду с органическими  и минеральными примесями и загрязнениями, которые находятся в природных  водах в относительно больших  количествах, в последних содержится ряд химических элементов в самых ничтожных дозах (иод, бром, фтор, селен, теллур и др.). В отличие от других примесей природных вод эти элементы почти не контролируются, хотя в настоящее время установлено, что они оказывают большое влияние на здоровье человека.

 

Для нормальной жизнедеятельности человеческого организма содержание перечисленных элементов в воде должно находиться в строго определенных пределах. При нарушении этих пределов могут возникать массовые заболевания, называемые геохимическими эндемиями.

 

Например, установлена суточная потребность организма в иоде и фторе. Человек ежесуточно должен потреблять 0,06 - 0,10 мг иода. Отсутствие или недостаток его в питьевой воде и пище нарушает нормальную деятельность щитовидной железы и приводит к тяжелому заболеванию - эндемическому зобу.

 

Содержание фтора в питьевой воде должно находиться в пределах 0,7 - 1,5 мг/л. Недостаточное или избыточное содержание его в воде одинаково  вредно и вызывает разрушение зубов  и изменения в костях скелета.

 

Радиоактивные элементы. К примесям природных вод относятся и радиоактивные элементы. Допустимым пределом радиоактивности в обычной питьевой воде считается10-8 - 10-9 мкКи/л. Радиоактивность некоторых минеральных вод достигает 2,8 *10-3 мкКи/л.

 

Ядовитые вещества попадают в воду с промышленными отбросами и канализационными сточными водами населенных пунктов, а также при умышленном отравлении водоема. Токсическая концентрация таких веществ обычно достигается уже при содержании их в количестве нескольких миллиграммов (редко одного-двух десятков миллиграммов) в 1 л воды. К этой группе веществ относятся свинец, цинк, медь, мышьяк, ртуть и др., а также органические вещества, называемые отравляющими (ОВ).

 

Свинец, медь и цинк попадают в воду главным образом с промышленными  сточными водами. Наиболее ядовитыми  из этих металлов является свинец, который накапливается в организме и может вызвать опасное отравление.

 

Вода, подаваемая населению, не должна содержать более 0,03 мг/л свинца, 1 мг/л меди и 5 мг/л цинка. Определение  содержания этих металлов требуется  лишь в тех случаях, когда предполагается наличие их в источнике водоснабжения.

 

Мышьяк в очень небольших  концентрациях может поступать  в воду из почв, содержащих его соли. В значительных количествах он был  обнаружен в некоторых минеральных  водах. В открытые водоемы мышьяк попадает со сточными водами населенных пунктов и промышленных предприятий (от дубильных цехов кожевенных заводов, красильных, ситцепечатных фабрик, металлообрабатывающих заводов и т.д.). Его содержание в питьевой воде не должно превышать 0,05 мг/л.

 

Известны ОВ самого различного действия, однако, попадая в воду, они ведут  себя в основном как общеядовитые. На зараженность воды ОВ могут указывать  некоторые внешние признаки и  данные обычных методов контроля, так как наличие ОВ вызывает изменение  многих показателей качества воды, например рН, окисляемое, хлоропоглощаемости, содержания хлоридов и растворенного кислорода, а также данные биологических и бактериологических исследований. Поэтому все перечисленные показатели в условиях отравления воды ОВ должны определяться и фиксироваться систематически.

 

4. Эколого-гидрогеологические проблемы  использования подземных вод  для водоснабжения города Москвы

 

 

В качестве примера предполагаемого  крупного отбора подземных вод и  связанных с этим природоохранных  ограничений рассмотрим проблемы водоснабжения г. Москвы.

 

Как отмечалось выше, пресные подземные  воды широко используются для водоснабжения  городского населения России. Питьевое водоснабжение большинства небольших  городов с населением менее 100 тыс. человек в каждом почти полностью основано на подземных водах. Третья часть крупных городов с населением свыше 250 тыс. человек, использует для питьевого водоснабжения исключительно подземные воды, и еще треть - подземные и поверхностные воды совместно. Однако водоснабжение крупнейших городов России и прежде всего таких многомиллионных городов как Москва и Санкт-Петербург основано почти на поверхностных водах.

 

До настоящего времени Москва остается одним из немногих крупных городов  России, практически не использующих для питьевого водоснабжения подземные воды. Выход из строя водозаборов в связи с возможными аварийными ситуациями приводит к загрязнению поверхностных вод. Поэтому использование защищенных от загрязнения пресных подземных вод напорных водоносных горизонтов должно повысить надежность системы хозяйственно-питьевого водоснабжения города.

 

Следует отметить, что в последние  годы различными правительственными, водохозяйственными и природоохранными организациями России, и в первую очередь Москвы и Московской области, а также ведущими проектными и научными организациями широко обсуждается вопрос о повышении водообеспеченности столицы как в настоящее время, так и на перспективу. Ухудшение качества поверхностных вод, используемых в настоящее время для питьевого водоснабжения, делает эту проблему особенно актуальной. При этом большое внимание уделяется оценке и обоснованию возможностей более широкого привлечения пресных подземных вод Московского региона для обеспечения потребностей населения в воде питьевого качества.

 

Рассмотрим более подробно ситуацию, связанную с использованием подземных  вод для водоснабжения г. Москвы, тем более, что экологические  аспекты в интенсификации отбора подземных вод в этом районе вызывает тревогу его жителей.

 

Состав и свойства подземных  вод изучены в пределах Московского региона до глубин, составляющих примерно 1500 м. Пресные подземные воды с минерализацией 1 г/л распространены всего 80-100 м. Широкое использование подземных вод в этом регионе началось во второй половине XIX столетия. Сначала скважины бурились только на первый и второй от поверхности водоносные горизонты каменноугольных отложений, а к началу XX века стали эксплуатироваться все основные напорные водоносные горизонты карбона. В связи с ростом отбора подземных вод в области создана специальная наблюдательная сеть скважин на напорные и безнапорные водоносные горизонты. В настоящее время эта сеть включает около 1100 наблюдательных скважин.

 

Геолого-гидрогеологический разрез территории Московской области представлен  двумя гидрогеологическими этажами: нижним, сложенным преимущественно известняками каменноугольного возраста, и вышележащими рыхлыми песчано-глинистыми отложениями мелового и четвертичного возраста. Эти водоносные толщи разделены регионально выдержанным водоупором юрских глин мощностью от 8-10 до 30-40 м, которые в долинах рек часто размыты.

 

Добыча подземных вод на территории г. Москвы и Московской области началась почти 300 лет назад. Она значительно  интенсифицировалась к концу XIX века, когда начали эксплуатироваться  пресные подземные воды напорных водоносных горизонтов каменноугольных отложений. В настоящее время в пределах Московского региона в близлежащих территорий на учете находятся более 10000 водозаборных скважин. Для всей территории Московского региона еще в середине 80-ч годов была создана постоянная компьютерная геоинформационная модель, являющаяся прототипом современных геоинформационных систем (ГИС), и позволяющая оценивать взаимодействие водозаборов и региональные изменения гидрологической и гидрогеологической ситуации при изменении величины и режима водоотбора (Н.С. Пашковский, Д.И. Ефремов, Ю.О. Зеегофер). ЕЕ применение позволяет прогнозировать возможные изменения речного стока при увеличении (или уменьшении) отбора подземных вод водозаборами подземных вод приречного типа.

 

Естественные ресурсы пресных  подземных вод основных водоносных горизонтов каменноугольных отложений, характеризующие среднемноголетнюю  величину их восполнения, составляют около 100 мі/с при среднегодовом модуле подземного стока примерно 2 л/с*кмІ. Учтенный водоотбор подземных вод в среднем составляет примерно 50 мі/с.

 

В результате длительной интенсивной  эксплуатации уровни подземных вод  в водоносных горизонтах карбона  снижены на десятки метров (до 80-100 м в городах Загорск, Балашиха, Люберцы, Подольск, Химки и др.). Следует подчеркнуть, что интенсивный отбор подземных вод пока не привел к заметным последствиям в ландшафтах и растительности, а также к уменьшению местного речного стока.

 

По данным Ю.О. Зеегофера с соавторами (1991), примерно 80% водоотбора подземных вод осуществляется городскими водозаборами, в зонах расположения которых в последние годы ухудшилась экологическая обстановка. Эти водозаборы, особенно расположенные в г. Москве и ближайших его окрестностях, работают в условиях постоянного риска загрязнения. Ухудшение качества подземных вод этих водозаборов, особенно в районах, находящихся вблизи г. Москвы, а также высказанные выше соображения о водообеспеченности столицы, вызвало необходимость разработки специальной «Генеральной схемы объединенной системы водоснабжения г. Москвы и Московской области с использованием подземных источников».

 

Для решения проблемы более широкого использования пресных подземных  вод хорошего качества в течение  нескольких лет были разведаны четыре крупных месторождения подземных вод, находящихся в радиусе примерно 100-120 км от города. Общий отбор подземных вод в объединенной системе водоснабжения из новых четырех крупных водозаборов предусмотрен в количестве 2,7 млн. мі/сут. При этом общий отбор подземных вод на территории Московского региона не должен превышать величины их естественных ресурсов (питания), которые оценены в 8,7 млн. мі/сут.

 

При распределении эксплуатационных запасов подземных вод между  Москвой и Московской областью приоритет  отдан городам Московской области. Потребность области в воде составляет 5 млн. мі/сут. Ее планируется удовлетворить как за счет подземных вод месторождений, не включенных в объединенную систему (3,8 млн. мі/сут), так и месторождений, входящих в эту систему (1,1 млн. мі/сут). Предусматривается, что только после удовлетворения перспективной потребности в подземной воде питьевого качества городов Московской области возможно их использование для водоснабжения самого г. Москвы.

 

Известно, что требованиями Государственного стандарта России «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита системы хозяйственно-питьевого водоснабжения», установлено, что водоснабжение средних и крупных городов должно быть основано на не менее, чем двух независимых источниках водоснабжения.

 

Одним из таких источников должны быть подземные воды, минимальная доля которых в водоснабжении города должны быть достаточной, чтобы иметь возможность обеспечивать бесперебойную подачу питьевой воды населению при отключении поверхностных водоисточников в период их аварийного загрязнения. «Генеральной схемой…» предусматривалось комплексное решение двух важных проблем: водообеспечение подземной водой питьевого качества ряда городов и населенных пунктов Московской области и создание автономного источника резервного водоснабжения столицы на случай непредвиденных природно-техногенных катастроф, исключающих возможность использования подземных вод.

 

В «Схеме…» обосновывается возможность  использования подземных вод  для хозяйственно-питьевого водоснабжения  населения Московского региона. «Схемой…» предусматривается создание объединенной системы водоснабжения, состоящей из четырех систем водозаборов подземных вод (Северной, Южной, Восточной и Западной) с общим отбором подземных вод 2,7 млн. мі/сут (соответственно 860, 1200, 500 и 140 тыс. мі/сут). При разработке «Схемы…» авторы исходили из следующих основных принципиальных соображений:

 

- интенсификация использования  подземных вод в Московском  регионе является единственным, практически не имеющим альтернатив  способом повышения надежности водоснабжения столицы России и близлежащих районов;