Гидрогеология

 

 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯ

Использование подземных вод в мире растет, но оно уже сейчас сопровождается такими негативными яв­лениями, как истощение и загрязнение. Про­грессирующий отбор воды ведет к снижению уровней, постепенному осушению водоносных горизонтов, изменению качества воды и, что самое главное, нарушению водообмена на огромных территориях. Водообмен же определя­ет во многом характер геохимической среды. Следовательно, вмешательство человека в подземную гидросферу затрагивает основы мироздания и влечет к необра­тимым последствиям, которые сказываются на состоянии биосферы.

Опасность техногениого воздействия на подземные воды значи­тельно выше, чем на поверхностные. Такое положение обусловлено тем, что, во-первых, подземные воды — последний источник вы­сококачественной воды на Земле, если не считать ледников, про­блемы использования которых крайне сложны, не говоря о том, что вода ледников не содержит необходимого для живых организмов количества солей и многих полезных бактерий. Во-вторых, водообмен подземной гидросферы многократно меньше и для его восста­новления требуется многократно больше времени. Нарушение водо­обмена на огромных территориях обусловливает изменение клима­тического круговорота воды на Земле в целом, что чревато непредсказуемыми последствиями. В-третьих, именно подземные воды наиболее тесно взаимодействуют с горными породами, газами и органическим веществом, участвуя в разных геологических циклах и круговоротах, включая биологический, что определяет их особую роль в формировании окружающей среды.

В результате нерационального освоения природных ресурсов и водных, в частности, во многих регионах мира уже создалась напряженная экологическая ситуация, затронувшая состояние био­сферы и поставившая на грань выживания самого человека. Таким регионом, например, является Арал и прилегающие к нему районы.

Новая сложившаяся ситуация требует поиска новых путей решения экологических проблем. Один из них видится в активном развитии экологической гидрогеологии, которая призвана выяснить роль подземной гидросферы в становлении и развитии современной биосферы, а также в деградации последней в обстановке сложив­шейся кризисной экологической ситуации.

Экогидрогеология — это учение о роли, значении и влиянии подземных вод (при их взаимодействии с другими компонентами окружающей среды) в сохранении и развитии биосферы и, прежде всего, в жизнедеятельности человека, особенно в условиях экологической кризисной ситуации и интенсивной техногенной нагрузки на окружающую среду.

Основой экологической гидрогеологии является учение о геологи­ческой среде, техногенных процессах, методах прогнозной оценки, а также роли подземных вод в этих процессах.

Экогидрогеология решает три глав­ные проблемы:

- охрана подземных вод от техногенного загряз­нения;

- охрана естественных ресурсов подземных вод от истоще­ния

- охрана окружающей среды и особенно застроенных тер­риторий от подтопления.

 

Загрязнение природных вод — главная проблема чистой воды

Человек загрязняет воду с незапамятных времен, сбрасывая все отходы и нечистоты в те источники, откуда он берет воду для питья, т.е. в собственный колодец. Но особенно это положение обострилось, когда человек стал геологической силой.

Один из главных загрязнителей — сточные воды предприятий. Особые свойства воды, ее доступность, кажущееся изобилие исто­рически способствовали созданию "мокрых" технологий практичес­ки в любой отрасли промышленности, сельского и коммунального хозяйства, в результате чего тонна конечной продукции сопровож­дается образованием в 10-1000 раз больше загрязненных сточных вод. Количество сточных вод (м3), образующихся на 1 т готовой продукции: прокат 1.5-10, сахарная свекла 13-16, кожа 82-110, серная кислота 60-140, синтетический каучук 250, капрон 2500.

Объем речного стока, загрязнен­ного сточными водами, составляет 7080 км3 /год, или примерно 20% всего стока.

Россия не является исключением. По данным А. Ф. Порядина, ежегодно в водоемы сбрасывается около 28 км3 загрязненных сточных вод, из которых 8,4 км3 без какой-либо очистки. Около трети от всего объема загрязнений поступает с поверхностным стоком с территорий населенных мест, промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства, что ведёт к ухудшению качества питьевой воды, особенно в периоды паводков.

Настоящим бичом для водоемов стал сброс в них избыточной оросительной воды и воды после промывания почвы, которые несут большое количество вымываемых солей, биогенных элементов, металлов, пестицидов, дефолиантов. Очень опасным признается процесс выброса в водоемы биогенных веществ. Человек сейчас вмешался в естественный сбалансированный процесс круговорота биогенов и особенно фосфора. От его избытка пострадали уже такие крупные объекты, как озера Эри и Тахо в США, Ладожское в России и много значительно меньших водных объектов. Этот процесс называют эвтрофированием, или эвтрофикацией, когда после "взрыва" жизни происходит гибель водных экосистем из-за резкого снижения содержания кислорода и переход их в новое состояние — отмирания и развития организмов—деструкторов. Эвтрофикация охватила сейчас большинство континентальных озер, водохранилищ, каналов, малых и больших рек.

Появление фосфора антропргенного происхождения тесно связа­но с изменениями технологии. Много фосфора дают новые моющие средства, которые триумфально вошли в наш быт, облегчив жизнь домохозяйкам и прачкам и усложнив жизнь, природы. Много био­генных веществ дают животноводческие комплексы. Один комплекс для откорма 10 тыс. голов скота дает столько же сточных вод, сколько город с 100-тысячным населением.

Мощным загрязнителем служат бытовые сточные воды, нагруженные органическими веществами, которые в процессе разложе­ния в естественных водоемах потребляют много кислорода и создают его дефицит, что угнетает многие водные организмы.

Опасное загрязнение водоемов вызывают утечки и углеводоро­дов — нефти, бензина, керосина, мазута. Обычно углеводороды попадают в водоемы или со сточными водами нефтеперерабатыва­ющих предприятии, или при авариях емкостей для хранения и транспортных систем, например трубопроводов. Углеводороды при­дают воде неприятный запах и вкус, затрудняют обмен воды с газами атмосферы, они токсичны для многих водных организмов.

Радиоактивное загрязнение происходит при утечках в горнодо­бывающей промышленности, на обогатительных предприятиях, где получают радиоактивные вещества, в атомных реакторах, медицин­ских и научно-исследовательских учреждениях. Это загрязнение особенно опасно для здоровья.

Пути и источники загрязнения водоемов многообразны и масш­табны. В результате этого в три или иной мере загрязнены почти все реки мира, особенно крупные, большая часть озер. Интенсивно загрязняются подземные воды. На этом последнем объекте остано­вимся несколько подробнее.

 

Загрязнение подземных вод. Пути загрязнения поверхностных и подземных вод принципиально различны и определяются в после­днем случае гидрогеологическими условиями территории. Если по­верхностные воды не имеют никакой защиты от загрязнений, то подземные воды в той или иной степени имеют такую защиту. При этом, однако, всегда надо помнить, что защищенность подземных вод относительная, и ее нельзя абсолютизировать. Как показывает практика, несмотря на трудности проникновения загрязнителей в земные недра, подземные воды все больше и больше загрязняются. Наименее защищены верхние водоносные горизонты, т.е. верховод­ка и грунтовые воды.

Выделяет четыре основные случая поступ­ления загрязнений в водоносный горизонт:

1. Загрязнения поступают сверху с поверхности земли при непосредственной инфильтрации сточных вод из накопителей, с территорий промпредприятий и других объектов, при фильтрации минерализованных вод на орошаемых территориях и т.п. Площадь и интенсивность инфиль­трации могут быть при этом различными, характер инфильтрации по времени — постоянный, периодический; одноразовый (случайный);

2. Загрязнения поступают сбоку — при фильтрации загрязненных вод в борта и русло реки, а в паводки — и на площади затопленной поймы и низких террас. Подобные условия заг­рязнения, как и в предыдущем случае, характерны для грунтовых вод, особенно при малой мощности и значительной водопроницаемости пород зоны аэрации. К этому же типу можно отнести случаи интрузии морских вод в прибрежные водоносные горизонты, уров­ни воды в которых снижены из-за водоотбора;

3. Загрязнения поступают путем вертикального перетока из смежного по разрезу загрязненного водоносного горизонта по стволу дефектной скважины либо через "гидрогеологическое окно" в разделяющем их водоупорном пласте, либо через разделяющий слабопроницаемый пласт;

4. Загрязнения поступают непосредственно при их сборе, в по­глощающие горные выработки (скважины, колодцы, шахты) в связи с различными технологическими процессами, затрагивающими недра земли, например, при захоронении сточных вод путем их закачки в скважины, при подземной газификации углей, при самоизливах и перетоках соленых вод и нефти по стволу дефектных скважин и т.п.

По масштабу площадного развития выделяются локальные и региональные загрязнения подземных вод. Первые вызываются отдельными (точечными) источниками, затрагивая сравнительно небольшие участки водоносного пласта; Своевременными меропри­ятиями неблагоприятные последствия локального загрязнения могут быть ограничены и в отдельных случаях полностью ликвидированы. Региональные загрязнения вызываются действием многочисленных источников, обусловливающих в совокупности их площадной харак­тер. Ликвидация такого загрязнения очень трудна, а в ряде случаев практически невозможна.

Качество воды и состояние здоровья населения. Неумолимая статистика свидетельствует, что до 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нару­шениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Заболева­ния, связанные с водой, подразделяются на 5 типов:

- вызыва­емые зараженной водой (тиф, холера, дизентерия, полиомиелит, гепатит и др.);

- возникающие при использовании загрязненной воды для умывания и мытья (заболевания кожи и слизистых оболочек от трахомы до проказы);

- провоцируемые мелкими моллюсками, живущими в воде (шистосоматоз, ришта и др.);

- вызываемые размножающимися в воде насекомыми - перенос­чиками инфекции (малярия, желтая лихорадка и т.п.);

- возника­ющие при использовании воды, загрязненной токсическими веще­ствами — металлами, ядохимикатами и т.д. (аллергические заболе­вания, болезни печени, почек и др.).

Масштабы заболеваний, связанных непосредственно с водой, в наш век технического прогресса остаются небывало высокими. Так, от гастроэнтерита ежегодно страдает 400, трахомы 500, шистосоматоза 200, малярии 800 млн. человек. Данные по другим болез­ням также малоутешительны. Связано это с тем, что до сих пор, по данным ООН, более одной трети населения использует некаче­ственную воду. Это касается и России.

Безопасность питьевого водоснабже­ния стала одной из главных составляющих общей экологической безопасности населения, способной вызвать большую социальную напряженность в обществе. Возрастание за последние десятиле­тия в мире биологического, токсического и радиоактивного загряз­нений водоисточников способствовало значительному повышению уровней детской и взрослой инфекционной кишечной и паразитар­ной заболеваемости, а также неинфекционной, в том числе онколо­гической, сердечно-сосудистой, аллергической и других, дефектов умственного и физического развития детей. Все это отрицательно отразилось на общих демографических показателях в целом ряде стран мира, включая Россию.

По данным Всемир­ной организации здравоохранения, свыше 500 млн. человек (по другим данным, до 2 млрд.) в мире ежегодно болеют от по­требления некачественной воды, до 80% кишечных инфекцион­ных заболеваний обусловлено контактами с инфицированной водой. Материальные ущербы от несоответствия воды в системах хозяй­ственно-питьевого водоснабжения установленным требованиям (даже в высокоразвитых странах) достигают десятков миллиар­дов долларов в год вследствие заболеваний и других неблагоп­риятных факторов.