Качество подземных вод на территории России формируется под влиянием ряда при­родных и техногенных факторов. Часто сложно их отделить друг от друга, поскольку интенсив­ная хозяйственная деятельность нередко акти­визирует действие природных факторов, прово­цирующих ухудшение качества подземных вод.

Характеристика качества подземных вод ба­зируется на ежегодных данных мониторинга под­земных вод, содержащих информацию о состоя­нии и уровне загрязнения подземных вод, обоб­щенную по субъектам Российской Федерации, федеральным округам и Российской Федерации в целом, получаемую в рамках системы государ­ственного мониторинга состояния недр (ГМСН).

Состояние качества подземных вод

На территории Российской Федерации рас­пространены различные гидрогеохимические провинции, где наблюдается природное несоот­ветствие качества подземных вод нормируемым показателям к питьевым водам. Обычно выводят подземные воды из разряда кондиционных повы­шенные содержания таких элементов как железо, марганец, стронций, фтор, литий, кремний, бор и бром, которые нередко образуют целые участки, области, провинции и зоны. Для использования таких подземных вод в питьевых целях необхо­димо применение водоподготовительных меро­приятий, иначе эта вода оказывает неблагоприят­ное воздействие на здоровье населения.

При изучении формирования гидрогеохими­ческих аномалий подземных вод зачастую труд­но разделить влияние на них природных и техно­генных факторов. Особенно ярко это проявляет­ся на территориях с интенсивной эксплуатацией подземных вод, которая приводит к региональ­ным изменениям гидродинамических условий, и, как следствие, изменениям гидрогеохимической ситуации. Это выражается в подтягивании некондиционных вод в продуктивные горизонты из смежных водоносных горизонтов и комплек­сов и способствует ухудшению качества добыва­емой воды.

На территории Центрального федерально­го округа природное качество подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого во­доснабжения, на отдельных участках не соответ­ствует нормативным требованиям по показателю общей жесткости, содержанию железа, марган­ца, лития, стронция, бария, бора, фтора. Повы­шенное содержание стронция являются одной из основных проблем при решении задач питьево­го водоснабжения на территориях Смоленской, Тульской и северо-востоке Брянской областей. Кроме того, интенсивный водоотбор приводит к подтягиванию некондиционных вод из смежных водоносных горизонтов и способствует ухуд­шению качества добываемой воды (водозаборы Александрова, Коврова, Мурома, Тулы, Брянска, Липецка, Орла, Тамбова и др.).

На территории Северо-Западного федераль­ного округа проблемы качества подземных вод связаны с природной гидрогеохимической об­становкой, обусловившей на отдельных участ­ках несоответствие качества подземных вод нор­мативным требованиям по таким показателям, как железо, марганец, кремний, барий, бор, фтор и некоторым другим.

На большей части Южного федерального округа проблемы качества подземных вод связа­ны с природной гидрохимической обстановкой, обусловившей на отдельных участках несоответ­ствие качества питьевых вод нормативным требо­ваниям по величине минерализации, содержанию хлоридов, натрия, железа, марганца и некоторых других компонентов. В платформенных районах, где у поверхности залегают подземные воды с по­вышенной минерализацией, а пресные воды име­ют незначительное распространение (Республи­ка Калмыкия, некоторые районы Астраханской, Волгоградской и Ростовской областей), в связи с отсутствием альтернативных источников водо­снабжения, по согласованию с Роспотребнадзо­ром эксплуатируются воды с минерализацией 1,2­2,0 г/дм3. Частично водоснабжение здесь решает­ся за счет передачи воды из соседних субъектов и из поверхностных водотоков.

На территории Северо-Кавказского феде­рального округа природное качество подземных вод на отдельных участках не соответствует нор­мативным требованиям по таким показателям, как величина общей минерализации, хлориды, натрий, железо, марганец и некоторым другим. Многолетняя эксплуатация водозаборов нередко приводит и к ухудшению качества подземных вод за счет подтягивания некондиционных вод с повышенной минерализацией и общей жестко­стью (север Республики Дагестан, Республика Ингушетия и др.).

Проблемы качества подземных вод на тер­ритории Приволжского федерального округа связаны с достаточно сложной гидрохимиче­ской обстановкой, обусловленной природным несоответствием подземных вод нормативным требованиям по таким компонентам, как железо, марганец, бор, фтор, показателям общей жестко­сти и минерализации. Кроме того, интенсивный водоотбор приводит к подтягиванию некондици­онных минерализованных вод из смежных водо­носных горизонтов и способствует ухудшению качества добываемой воды (водозаборы городов Саранска, Йошкар-Олы, Казани и др.).

В связи с разнообразием геологической об­становки и литологического состава горных пород на территории Уральского федерального округа, подземные воды на территории округа часто не соответствует нормативным требовани­ям по содержанию железа, марганца, кремния, бора, брома и хлоридов, а также по показателю общей жесткости и величине минерализации. Для подземных вод межпластовых систем За­уралья типичным является почти повсеместно высокое содержание аммония. Для подземных вод межпластовых систем Зауралья типичным является почти повсеместно высокое содержа­ние аммония.

Результаты исследований качественного со­става подземных вод в естественных условиях на территории Сибирского федерального окру­га свидетельствуют о том, что он не изменился относительно предыдущих лет, за исключени­ем Республики Алтай, где под влиянием афтер­шоковых событий происходят изменения каче­ственного состава подземных вод различных водоносных горизонтов. Воды основных водо­носных горизонтов и комплексов в большинстве случаев в природном состоянии не соответству­ют нормативным требованиям к питьевым во­дам по величине минерализации и показателю общей жесткости, содержанию железа, марган­ца, сульфатам, хлоридам, реже кремния, лития, бария, брома, стронция и др. Содержание фтора практически повсеместно ниже норм, исключая фтороносные провинции в пределах Саяно-Ту­винской и Восточно-Забайкальской ГСО, где в подземных водах содержание фтора превышает ПДК. Интенсивный водоотбор подземных вод и несоблюдение режима эксплуатации на от­дельных водозаборах приводит к подтягиванию некондиционных вод из смежных водоносных горизонтов и способствует ухудшению качества добываемой воды (республики Алтай и Хакасия, Забайкальский край, Томская область).

На территории Дальневосточного федераль­ного округа практически повсеместно качество подземных вод, приуроченных к артезианским бассейнам и долинам рек, не удовлетворяет нор­мативным требованиям по содержанию железа, марганца и кремния; в зоне морского побережья отмечаются повышенные содержания хлоридов и брома, величины минерализации и показателя общей жесткости.

На территории Крымского федерального округа в 2014 г. несмотря на практически посто­янный эксплуатационный отбор подземных вод, региональное повышение уровня, которое на­блюдалось ранее, прекратилось. За текущий год улучшения гидрохимической обстановки не про­изошло, значительная часть водозаборов Крыма находится в сложных условиях эксплуатации. Повышенная минерализация воды и загрязнение наблюдается на 184 водозаборах, в т.ч. на шести с запасами, утвержденными ГКЗ и УТКЗ. Ниже приводится характеристика водоносных гори­зонтов, эксплуатируемых в сложных условиях.

По водоносному горизонту четвертичных от­ложений в Крыму неблагоприятная гидрохими­ческая обстановка наблюдается на 21 водозаборе.

Водоносный горизонт меотических, понтических объединенных сармат-меотиспонтических отложений характеризуется развитием негативных процессов в Красноперекопском, Джанкойском, Раздольненском, Сакском, Пер­вомайском, Красногвардейском районах, землях г. Керчи.

Ухудшение качества подземных вод, очевид­но, происходит вследствие подтягивания соле­ных вод по пласту и из нижних слоев, а также частичного перетока минерализованных вод с вышезалегающих водоносных горизонтов по за- трубному пространству.

Загрязнение подземных вод

Под воздействием техногенных факторов происходит интенсивное локальное изменение гидрохимического состояния подземных вод, что выражается в их загрязнении. В наибольшей степени подвержены загрязнению грунтовые воды и подземные воды первых от поверхности напорных горизонтов, составляющих зону ак­тивного водообмена.

Применительно к подземным водам, являю­щимся элементом окружающей среды, понятие «загрязнение подземных вод» определяется сле­дующим образом - это вызванное хозяйственной деятельностью изменение качества воды (физи­ческих, химических и биологических свойств) по сравнению с естественным состоянием и нор­мами качества воды по видам водопользования, которые делают эту воду частично или полно­стью непригодной для использования по целево­му назначению.

Загрязнение подземных вод рассматривается относительно требований к качеству вод питье­вого назначения, которое определяется СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.4.2580-10 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснаб­жения. Контроль качества», ГН 2.1.5.1315-03 и ГН 2.1.5.2280-07 «Предельно-допустимые кон­центрации (ПДК) химических веществ в воде во­дных объектов хозяйственно-питьевого и куль­турно-бытового водопользования». Учитывая, что по некоторым веществам величина норма­тива в указанных документах разная, при оценке загрязнения подземных вод она принималась по последним нормативным документам.

Загрязнению подвержены подземные воды в отложениях разного возраста. Более 70 % участ­ков загрязнения выявлены в первых от поверх­ности водоносных горизонтах, приуроченных к отложениям четвертичного, неоген-четвертичного, мел-четвертичного, палеогенового возрас­тов, не являющихся, как правило, источниками питьевого водоснабжения населения. В отдель­ных случаях отмечено загрязнение как грунтово­го, так и нижезалегающего напорного водонос­ного горизонта. Для 30 % участков наблюдается загрязнение подземных вод слабонапорных или напорных водоносных горизонтов в меловых, каменноугольных или девонских отложениях, залегающих под породами четвертичными воз­раста.

Характеристика участков загрязнения подземных вод

Наибольшее количество участков и водозабо­ров с загрязнением подземных вод расположено на территории Сибирского (26 %), Приволжского (24 %) и Центрального (18 %) федеральных окру­гов. Распределение выявленных участков (а) и водо­заборов (б) с загрязнением подземных вод по видам хозяйственной деятельности приведено на рис. 1.28.

Рис. 1.28. Диаграмма распределения выявленных участков (а) и водозаборов (б) по видам хозяйственной деятельности (цифры на диаграммах: в числителе – количество участков загрязнения подземных вод; в знаменателе – % от их общего количества)

   

В целом можно отметить, что в подземных водах при промышленном типе загрязнения обна­руживается практически весь перечень выявлен­ных загрязняющих веществ, как неорганических, так и органических; при сельскохозяйственном типе загрязнения наблюдаются преимуществен­но соединения азота, пестициды; при коммуналь­ном типе загрязнения - соединения азота, железо, марганец, хлориды, фенолы; при загрязнении не­кондиционными природными водами - хлориды, сульфаты, железо, марганец, фтор, стронций.

На участках загрязнения подземных вод, вы­званных промышленными объектами, преоблада­ют содержания загрязняющих веществ в диапазоне 10-100 ПДК, максимальные значения достигают 1000 ПДК и более. При других типах загрязнения преобладают содержания до 10 ПДК, максималь­ные значения достигают 100 ПДК и более.

Загрязняющие вещества в подземных водах

Загрязнение подземных вод, вызванное различными источниками, неодинаково по ин­тенсивности и масштабам. В наибольшей сте­пени подвержены загрязнению незащищенные грунтовые воды, где интенсивность и характер загрязнения подземных вод определяется нали­чием техногенных объектов различных отраслей промышленности. Промышленное загрязнение подземных вод носит, в основном, локальное рас­пространение в пределах площади техногенных источников. Наиболее широко распространен­ными загрязняющими веществами в подземных водах в результате техногенного воздействия яв­ляются соединения азота и нефтепродукты.

Загрязнение подземных вод соединениями азота связано, в основном, с сельскохозяйствен­ными объектами и обусловлено фильтрацией по­верхностных вод и атмосферных осадков из на­копителей отходов и полей фильтрации, с сель­скохозяйственных массивов, обрабатываемых ядохимикатами и удобрениями, животноводче­ских комплексов и птицефабрик, мест хранения ядохимикатов и удобрений. В результате много­летней интенсивной сельскохозяйственной дея­тельности загрязнение подземных вод приняло региональный характер для ряда областей Рос­сийской Федерации.

Потенциальными источниками загрязнения подземных вод нефтепродуктами служат мно­гочисленные действующие и ликвидированные склады горюче-смазочных материалов, АЗС, не­фтепроводы, крупные авиапредприятия, нефтеперерабатывающие заводы, локомотивные депо и др. Кроме того, образованию новых участков загрязнения подземных вод способствуют не­санкционированные сбросы нефти и нефтепро­дуктов в заброшенные карьеры и долины ручьев и мелких притоков.

За период наблюдений 2000-2014 гг. на тер­ритории России постоянное или эпизодическое загрязнение подземных вод выявлено на 2525 участках и на 3487 водозаборах хозяйствен­но-питьевого назначения, преимущественно представляющих собой одиночные эксплуатаци­онные скважины с производительностью менее 1,0 тыс.м3/сут. (табл. 1.35).

Таблица 1.35. Распределение выявленных участков загрязнения подземных вод на территории Российской Федерации на 01.01.2015 г.

   

Наибольшее количество участков и водоза­боров с загрязнением подземных вод расположе­но на территории Сибирского (24 %), Приволж­ского (23 %) и Центрального (19 %) федеральных округов. Распределение выявленных участков (а) и водозаборов (б) с загрязнением подземных вод по видам хозяйственной деятельности при­ведено на рис. 1.29 и в приложении 4).

Рис. 1.29. Распределение участков загрязнения и водозаборов, на которых выявлено загрязнение подземных вод (по классам опасности) на территории России

   

В целом можно отметить, что в подземных водах при промышленном типе загрязнения об­наруживается практически весь перечень выяв­ленных загрязняющих веществ, как неоргани­ческих, так и органических; при сельскохозяй­ственном типе загрязнения наблюдаются преи­мущественно соединения азота, пестициды; при коммунальном типе загрязнения - соединения азота, железо, марганец, хлориды, фенолы; при загрязнении некондиционными природными во­дами - хлориды, сульфаты, железо, марганец, фтор, стронций.

На участках загрязнения подземных вод, вызванных промышленными объектами, пре­обладают содержания загрязняющих веществ в диапазоне 10-100 ПДК, максимальные зна­чения достигают 1000 ПДК более. При других типах загрязнения преобладают содержания до 10 ПДК, максимальные значения достигают 100 ПДК и более.

Загрязняющие вещества в подземных водах

Основными загрязняющими веществами в подземных водах в результате техногенного воз­действия являются соединения азота (нитраты, ни­триты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, суль­фаты и хлориды, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть) и фенолы.

В табл. 1.35 приведено распределение вы­явленных участков загрязнения подземных вод по федеральным округам на территории Россий­ской Федерации по интенсивности загрязнения подземных вод в единицах ПДК. При этом в свя­зи с тем, что участок загрязнения характеризуется, как правило, несколькими загрязняющими веществами (или показателями загрязнения), его отнесение к той или иной градации проведено по величине максимального превышения ПДК од­ного из показателей.

Наибольшая опасность наблюдается на участках загрязнения подземных вод компонен­тами 1-ого классом опасности, которые отмече­ны в районах отдельных крупных промышлен­ных предприятий городов и поселков. В 2014 г. выявлены загрязняющие вещества 1-го клас­са опасности на 54 участках загрязнения, основными из которых являются мышьяк и бензол, в меньшей степени - берил­лий и 1,2-Дихлорэтан. По единичным пробам фиксировались винилхлорид, таллий, ртуть и четыреххлористый углерод.

Водозаборы с выявленным загрязнением подземных вод

Главным достоинством подземных вод для питьевого водоснабжения является существен­но более высокая степень их защищенности от загрязнения по сравнению с поверхностными водами. Выделяются три группы месторожде­ний и водозаборов по условиям защищенности подземных вод:

  • I группа - надежно защищенные напорные водоносные горизонты, перекрытые выдержан­ными слабопроницаемыми отложениями, на участках, расположенных вне зон селитебной застройки и промышленных зон;
  • II группа - защищенные напорные гори­зонты на участках в пределах указанных выше зон и безнапорные горизонты при мощности зоны аэрации более 8-10 м и наличии в ее со­ставе слабопроницаемых прослоев мощностью не менее 3 м;- III группа - практически незащи­щенные безнапорные горизонты с небольшой мощностью зоны аэрации, а также водоносные горизонты, эксплуатируемые инфильтрацион- ными водозаборами при непосредственной взаи­мосвязи поверхностных и подземных вод.
  • III группа - практически незащищенные безнапорные горизонты с небольшой мощно­стью зоны аэрации, а также водоносные гори­зонты, эксплуатируемые инфильтрационными водозаборами при непосредственной взаимосвя­зи поверхностных и подземных вод.

Особого внимания требуют вопросы каче­ства и охраны подземных вод на централизован­ных водозаборах хозяйственно-питьевого назна­чения. В настоящее время эта проблема наиболее актуальна для крупных городов, где уровень тех­ногенной нагрузки очень высокий и водозаборы работают в условиях постоянного риска. Изуче­ние загрязнения подземных вод проводится как непосредственно на участке водозабора, так и на прилегающей к нему территории, особенно по пути возможного поступления загрязненных вод.

Кроме того, интенсивный водоотбор при­водит к подтягиванию некондиционных вод из смежных водоносных горизонтов и способству­ет ухудшению качества добываемой воды (Туль­ская, Брянская, Липецкая, Орловская, Томская области, Забайкальский край,