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 нездоровье 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 качествадобываемой 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, гдеу поверхности залегают подземные воды с повышенной минерализацией, 96 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 1,2- 2,0 г/дм. Частично водоснабжение здесь решается за счет передачи воды из соседних субъек­тов и из поверхностныхводотоков.

На территории Северо-Кавказского федерального округа природное качество подземных вод на отдель­ных участках несоответствует 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.

По водоносному горизонту четвертичных отложений в Крыму неблагоприятная гидрохимическая обстанов­ка наблюдается на 21 водозаборе. Водоносный горизонт меотических, понтических объединенных сармат-мео- тис-понтических отложений характеризуется развитием негативных процессов в Красноперекопском, Джанко- йском, 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 затрубному 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. 1.52. 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 иболее.

      

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. 1.43).

Таблица 1.43. Распределение выявленных участков загрязнения подземных вод на территории Российской Федерации на 01.01.2015

   

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. 1.54 и в приложении 4).

Рис. 1.54. Диаграмма распределения выявленныхучастков (а) и водозаборов (б) по видам хозяйственной де­ятельности (цифры на диаграммах: в числителе - количество участков загрязнения подземных вод; в знаменателе - % от 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 более. При дру­гих типах загрязнения преобладают содержания до 10 ПДК, максимальные значения достигают 100 ПДК и более.

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. 1.43 приведено распределение выявлен­ных участков загрязнения подземных вод по федераль­ным округам на территории Российской Федерации по интенсивности загрязнения подземных вод в единицах ПДК. При этом всвязи с тем, что участок загрязнения ха­рактеризуется, как правило, несколькими загрязняющи­ми веществами (или показателями загрязнения), его от­несение ктой 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 винилхлориддаллий, ртуть и четыреххлористый углерод.

   

Водозаборы с выявленным загрязнением подзем­ных вод 

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 инфильтра- ционными 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 (рис. 1.55).

Рис. 1.55. Распределение участков загрязнения и водозаборов, на которых выявлено загрязнение подземных вод (по классам опасности) на территории России