Примеры загрязнения подземных вод

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Примеры загрязнения подземных вод

28.07.2020

Существует множество примеров загрязнения подземных вод искусственными нечистотами. Остановимся на характеристике некоторых из них.

С. Уоррен описал бактериальное загрязнение подземных вод мелового комплекса на Бурхэмском водозаборе в графстве Суссекс (Великобритания). Установлено, что источником загрязнения является система канализации, устроенная в указанном комплексе. Наблюдения показали, что интенсивность проявления загрязнения находится в тесной зависимости от уровенного режима подземных, а также поверхностных вод, текущей рядом реки. Периодам подъема уровней соответствуют максимальные содержания колиморфных бактерий в подземной воде, периодам спада — наименьшие.

Бактериальное загрязнение подземных вод отмечается также на Арунском водозаборе, каптирующем воды меловых отложений и расположенном на берегу оз. Свэнборн. Оно выразилось в появлении в водопроводной системе нитевидных водорослей, проникших сюда по трещинам из озера в результате эксплуатации водозабора.

В районе одного из промышленных предприятии Великобритании вследствие утечки технологических и сточных вод подземные воды меловых отложений участка водозабора оказались загрязненными органическими веществами (кетонами, спиртами), натрием и калием. После ремонта канализационных труб и емкостей, в которых хранились органические растворы, и откачки подземных вод, продолжавшейся больше года, загрязнение заметно снизилось.

Известен случай загрязнения подземных вод промышленными сточными водами, сбрасываемыми в отработанный гравийный карьер в Норфолке (Великобритания). Здесь, так же как и в предыдущем случае, под ледниковыми залегают водоносные меловые отложения, воды которых используются для водоснабжения. Загрязнение фиксируется повышенными содержаниями фенолов, хлоридов и бромидов, образовавших достаточно большой ореол. За период исследований загрязнение продвинулось на 160 м по горизонтали и от 6 до 9 м по разрезу.

Загрязнение подземных вод сточными водами населенных пунктов установлено в Моравском карсте (Чехия). В этом районе (в системе р. Ржички, имеющей на большом протяжении подземный поток) обнаружено 78 видов насекомых, моллюсков и ракообразных, под влиянием которых осуществляется активное разложение загрязняющих веществ. Загрязнение области питания реки часто превышает допустимую норму, определяемую законодательством.

В Австралии известен случай ухудшения качества подземных вод в связи с отработкой месторождений полезных ископаемых. По данным Р. Херберта, на левобережье р. Гатер дражным способом добываются рутил и циркон. Грунтовая вода аллювиальных отложений реки, имеющих мощность около 15 м, используется для питьевого водоснабжения. Разработка ведется ка глубину до 6 м. В результате работ на участке активизируются биологические процессы и повышается содержание железа. Так, за пределами производства горных работ минерализация грунтовой воды составляет 100 мг/л, а содержание железа не превышает 1 мг/л. На разрабатываемой площади содержание железа в последние годы повысилось до 60 мг/л, а общая минерализация до 200 мг/л, отмечается бактериальное загрязнение воды за счет ила, накапливающегося небольшим слоем на дне карьера. Указывается, что продолжение разработки месторождения будет способствовать дальнейшему загрязнению грунтовых вод.

Иногда загрязнение подземных вод выражается в повышении их минерализации в процессе эксплуатации водозаборов, причем иногда настолько значительно, что вода становится непригодной для питья. Примеры подобного явления приводились в разделе об интрузии морских вод в пресные подземные воды. Однако подобные явления отмечаются и в других районах земного шара, в частности в Великобритании и Нидерландах.

Большую роль в загрязнении подземных вод играют разного рода свалки мусора, отвалы, складские хранилища минерального сырья и др.

X. Экслер изучал загрязнение подземных вод под одной из свалок в Южной Баварии. Основываясь на измерении температуры недр, электропроводности и на данных о составе подземных вод, он пришел к заключению, что загрязнение подземных вод бытовыми и промышленными отбросами может распространяться на значительную глубину. Указанная свалка имеет площадь 153 тыс.м2 и объем отходов около 4 млн. м3. Прямого контакта последних с подземными водами нет. Породы в районе свалки представлены ледниковыми песчано-гравийными образованиями мощностью 3—5,7 м, мощность обводненной части их изменяется от 0,4 до 3,97 м. Откачка из скважины показала интенсивное загрязнение подземных вод до глубины 8 м. Содержание хлора в воде повысилось с 34 до 453 мг/л, аммония соответственно — с 0,9 до 275 мг/л, окисляемость — с 25 до 590 мг/л. Зона загрязнения прослежена более чем на 3 км вниз от свалки и на 0,8 км — вверх от нее. Относительно неширокий фронт загрязнения уменьшается по мере удаления от свалки. Автор считает, что устройству новых свалок должно предшествовать тщательное изучение гидрогеологических условий местности и прогнозирование накопления загрязнителей в подземных водах.

Загрязнение подземных вод в результате выщелачивания твердых отходов отмечается в южной части Эссекса (Великобритания) в индустриальном районе дельты р. Темзы. Здесь эти отходы в течение многих лет размещались в старых меловых или гравийных карьерах, расположенных недалеко от водозаборных скважин. В них, в частности, складировались отходы литейного производства (содержащие 21 % меди и 19% цинка), производства фосфорной кислоты, а также отходы, содержащие значительные количества мышьяка. Указывается, что накопление ядовитых компонентов в подземных водах хотя и медленно, но постоянно увеличивается и распространяется на большие расстояния. Исследователи возражают против существующего мнения о том, что твердые токсические отходы производства представляют меньшую угрозу загрязнения подземных вод, чем, например, слив бензина в гаражах и бытовые свалки. В связи с этим Департамент окружающей среды учредил на Британских островах специальную службу, которая изучает изменение качества подземных вод в районе свалок.

В Южном Варвикшире (Великобритания) загрязнение подземных вод вызвано растворением соли, хранящейся на складе соленосных пород, предназначенных для дорожного строительства. Указанное загрязнение установлено по данным анализов воды, отобранной из скважины, расположенной недалеко от склада, откачивающей воду из куперских песчаников, залегающих на глубине около 27 м. Наблюдениями за составом воды, проводившимися в период 1963—1972 гг., установлено повышение общей минерализации, а также содержания хлора с 30 до 375 мг/л.

В ГДР, по данным Г. Мильде, пробы грунтовых вод в районах отвалов, состоящих из свинца, цинка и руды, были взяты в 40 пунктах. Установлено, что содержания некоторых элементов в этих водах в несколько раз превышали стандарты, рекомендуемые Всемирной Организацией Здравоохранения для питьевых вод. Так. например, кадмия содержалось больше в 5 раз, меди — в 12 раз. железа — в 38 раз, марганца — в 34 раза, свинца — в 14 раз и цинка — в 8 раз.

На территории земли Рейнланд-Пфальц насчитывается более 5000 мусорных отвалов. Основными факторами, влияющими на возможность загрязнения подземных вод бытовыми, промышленными и другими отходами, являются гидрометеорологические условия, топография местности, гидрогеологические особенности ее, способы складирования мусора и др. Отмечена важная роль физических, химических и биологических процессов, происходящих в зоне аэрации, изменение качественного состава и температурного режима грунтовых вод.

В Финляндии в 1974 г. имелось около 1000 свалок, в том числе 53 состоящих из отходов промышленности. Процессы разложения последних и вымывания из них вредных веществ ведут к загрязнению нижележащих грунтов и ухудшению качества подземных вод. Необходимо планировать размещение свалок, при этом следует прогнозировать возможное влияние их на изменение качества подземных вод, особенно грунтовых. Г. Мильде рекомендует склады твердых отходов концентрировать в относительно небольшом числе мест, но последние должны быть более упорядоченно расположены. Перед постройкой складов необходимо провести детальные гидрогеологические исследования, а в последующем — непрерывный контроль за качеством подземных вод в районе.

В загрязнении подземных вод, особенно грунтовых, велика роль пестицидов, минеральных удобрений, а также отходов животноводства и других веществ, используемых в сельском хозяйстве.

В 1975 г. мировое производство пестицидов составляло 1,25 млн. т препаратов, из них более половины приходилось на США. В 1965 г. в США зарегистрировано 60 895 препаратов на основе 900 индивидуальных соединений, в ФРГ— 1357 препаратов, в Канаде — свыше 1000, в Великобритании — около 200 и в Австрии — до 300.

Б. Кролл считает, что предположение о широко распространенном загрязнении подземных вод пестицидами и гербицидами не имеет подтверждения. Он указывает, что этот вывод находится в противоречии с фактом наличия хлорорганических пестицидов практически во всех видах поверхностных вод. По его мнению, пестициды и гербициды не представляют опасности для окружающей среды, за исключением случаев использования соединений, обладающих повышенной растворимостью, особенно в периоды сильных ливней. Наибольшая угроза окружающей среде возникает от неправильного применения пестицидов, сброса неиспользованных химикалиев и их жидких растворов, опорожнения контейнеров с химическими соединениями и т. д.

Однако, судя по многочисленным публикациям зарубежных ученых, это мнение Б. Кролла не находит подтверждения. Почти все исследователи считают, что пестициды и другие сельскохозяйственные удобрения играют огромную роль в загрязнении подземных вод.

Основным источником загрязнения последних являются сельскохозяйственные угодья, обрабатываемые ядохимикатами, особенно в районах орошаемого земледелия. Здесь наиболее благоприятные условия для быстрой миграции создает сеть оросительных н дренажных каналов, скважин вертикального дренажа, колебание уровня грунтовых вод и т. д. Причиной загрязнения может быть неправильное хранение, утечки на производствах, выпускающих ядохимикаты, или сброс их со сточными водами, а также инфильтрация загрязненных поверхностных вод в подземные воды. Опасность загрязнения подземных вод пестицидами зависит от их химической природы (растворимость, сорбируемость, устойчивость), гидрогеологических условий, масштабов применения.

К наиболее широко распространенным пестицидам относятся хлорорганические соединения, хлорфеноксиуксусные кислоты и их аналоги, фосфорорганические препараты, карбаматы и тиокарбанаты, производные мочевины. Наибольшей устойчивостью, наряду с выраженными кумулятивными свойствами, а также высокой токсичностью обладают пестициды, относящиеся к хлорорганической группе. Фактически хлорорганические пестициды обнаруживаются во всех объектах окружающей среды, в то время как другие ядохимикаты фиксируются в местах их применения. Поэтому большинство публикаций содержит информацию о загрязнении вод представителями хлорорганических пестицидов. Ввиду ничтожной растворимости многих из них полагаются, что основной перенос их в водной среде осуществляется поверхностным стоком на взвешенных частицах почвы. Загрязненность поверхностных вод суши и морей этими ядохимикатами во многих странах систематически контролируется и достаточно хорошо изучена. Приводятся средние данные о содержании ДДТ в различных объектах.

Средние уровни загрязнения хлорорганическими пестицидами для вод пресных и морских водоемов соответствуют 0,0001 и 0,001 мкг/л. Растворимость хлорорганических пестицидов соответствует микрограммовым уровням. Однако предельно допустимые концентрации (ПДК) этих ядохимикатов для источников питьевого водоснабжения на один и более порядков ниже величии их растворимости. Поэтому опасность загрязнения этими препаратами подземных вод реальна, несмотря на защитный эффект грунта.

Информации о загрязненности подземных вод пестицидами значительно меньше. Большое внимание в исследовании проблемы загрязнения грунтовых вод пестицидами уделено экспериментальной оценке адсорбции, скорости передвижения и устойчивости пестицидов в почвенных условиях. Д. Тодд и Д. МакНалти приводят данные об известных в США случаях загрязнения грунтовых вод пестицидами. Так, при обследовании в шт. Колорадо (1962 г.) более 225 скважин органические ядохимикаты типа 2,4-Д найдены в грунтовых водах почти четверти скважин. Источником загрязнепня, видимо, явились отходы, которые сбрасывались в котлованы, расположенные в направлении движения грунтовых вод. Отмечаются также случаи присутствия гербицидов в дренажных стоках орошаемых сельскохозяйственных угодий. Одновременно более высокие концентрации были обнаружены в стоках открытых дренажей, где собирались как поверхностные, так и подземные воды. Рассматриваются также примеры загрязнения подземных вод в Колорадо и Техасе при естественном и искусственном восполнении запасов подземных вод поверхностными водами. В 1975 г. исследовано 27 образцов грунтовой воды в Южной Каролине на содержание линдана, альдрина и ДДТ. Глубина скважин от 21 до 70 м. Наибольшие содержание отмечены для ДДТ, средние значения для которого составляли 0,038 мкг/л, для альдрина и линдана соответственно — 0,007 и 0,002 мкг/л. Отмечаются также случаи обнаружения в грунтовых водах эндрина 0,17 и 2, 4, 5-Т < 1 мкг/л. а также прометрина.

В результате обследования систем водоснабжения на юге Калифорнии установлено присутствие пестицидов (ДДТ и продуктов его разложения ДДД и ДДЕ) не только в поверхностных, но и в грунтовых водах. Источником ДДТ в момент обследования являлась почва, которая ранее обрабатывалась этим препаратом.

Имеются примеры загрязнения подземных вод пестицидами в ФРГ, Израиле и Словакии. В литературе указывается на загрязнение подземных вод в Швабской Юре (ФРГ) вследствие применения линдана. Оно произошло на участке питьевого водозабора, в связи с чем отбор воды пришлось прекратить. Применявшийся пестицид находили в откачиваемой воде в мае 1972 г. в количестве 20 мг/л, в августе — 2,7 мг/л и в марте 1973 г. — 0,8 мг/л, хотя его применение было прекращено в феврале 1972 г. Такую устойчивость линдана в грунтовых водах авторы объясняют плохой сорбируемостью грунта (известняки), хорошей растворимостью линдана в воде и большим периодом его полураспада (около двух лет).

Проникновение в водоносные горизонты микрограммовых количеств хлорорганических пестицидов отмечено в 1974 г. в Израиле. В Словакии в период 1971—1972 гг. было проведено исследование более 150 образцов поверхностных и подземных вод на содержание различных изомеров гексахлорциклогексана, ДДТ и ДДЕ методом ГХ. Содержание ядохимикатов в реках колебалось в интервале 0,01—0,8 мкг/л, в подземных водах 0,02—0,4 мкг/л. Таким образом, несмотря на отсутствие данных о широком загрязнении подземных вод пестицидами, следует полагать, что потенциальная опасность поражения их значительна и для защиты необходим комплекс охранных мероприятий.

Г. Мильде, изучая опасность, грозящую грунтовым водам в ГДР со стороны средств зашиты растений, пришел к следующим выводам:

— внесение средств защиты растений в концентрациях, ведущих к гибели растений даже при благоприятных гидрогеологических условиях залегания, может привести к загрязнению грунтовых вод;

— регулярное применение средств защиты растений на поверхности почвы при мелкозернистых, обладающих хорошей биологической активностью почвах, может способствовать загрязнение также и водоносных слоев;

— в открытых и в некоторых подпорных месторождениях грунтовых вод, располагающихся в рыхлых отложениях на небольших глубинах, следует всегда ожидать присутствия в них средств, внесенных для защиты растений. Эти сведения должны найти отражение в размещении зон охраны подземных вод.

Большое влияние на ухудшение качества подземных вод оказывают минеральные удобрения, вносимые на поля при сельскохозяйственных работах. Установлено, что внесение удобрений в почву в виде минеральных веществ и экскретов способствует накоплению азота и его соединений в подземных водах. Многие авторы считают, что наиболее значительное загрязнение последних происходит при внесении в почву минеральных удобрений, содержащих большое количество органических соединений азота, легко переходящих в раствор. Указывается, что в хорошо развитых животноводческих районах подземные воды на большей площади подвержены интенсивному нитратному загрязнению, источником которого являются экскреты. Большинство исследователей считают, что интенсивное загрязнение подземных вод происходит также в результате сброса сельскохозяйственных стоков в водоносные горизонты. Одним из источников загрязнения является силос. Из I т его образуется 273 л жидкого загрязнителя, в силосе сахарной свеклы отмечается высокая концентрация фенолов. Размещение в ямах более 91 тыс. л силоса может вызвать загрязнение огромного объема подземных вод. Воды, содержащие устойчивые компоненты загрязнения силосом, не пригодны для водоснабжения в течение десятилетий.

В. Канц изучал влияние сельскохозяйственных удобрений на качество подземных вод в долине р. Майн (ГДР). Он пришел к выводу о прогрессирующем их ухудшении. В грунтовой воде под удобряемыми лёссовыми и песчаными почвами были выявлены содержания нитратов, хлоридов и фосфатов, до 30 раз превышающие средние содержания в грунтовых водах, а также повышение содержаний натрия и сульфата относительно средних содержаний в 2—3 раза. Подземные воды следующего по глубине водоносного горизонта лишь местами обнаруживают признаки загрязнения минеральными удобрениями.

Отмечено загрязнение нитратами подземных вод меловых отложений в Восточном Йоркшире. В указанных водах содержание (мг/л) нитратов возросло с 2,5—4,5 в 1969 г. до 8—11,5 в 1972 г. Предполагается, что это повышение связано с активизацией сельскохозяйственных работ в районе. Подчеркивается, что в определенных гидрогеологических условиях сельскохозяйственное загрязнение подземных вод может принять угрожающие размеры, например, на площадях развития трещиноватых меловых пород, скорость подземного потока в которых составляет 50 м/сут.

При изучении содержания нитратов в водах меловых отложений Северного Линдсея было установлено, что количество их значительно превосходит возможное поступление из сточных вод или из естественных органических соединений. При этом было отмечено также, что количество нитратов в воде возрастало до середины летнего периода, после чего оно уменьшалось, а затем становилось постоянным. Концентрация нитратов значительно увеличивается и при отборе воды из водоносного горизонта. Совокупность всех этих данных позволила сделать вывод о том, что наиболее вероятным источником поступления нитратов являются искусственные удобрения, а также нитраты накапливающиеся в корнях гороха, который здесь интенсивно культивируют. Наибольшее загрязнение отмечается в верхней части водоносного горизонта.

На токсические свойства нитратов указывает Г. Мильде. Он отмечает, что с их токсичностью связана так называемая болезнь воды. Высокие содержания нитратов влияют на развитие гипертонической болезни и на функциональные нарушения и отравления людей и животных. Г. Мильде считает, что в охраняемых районах предельная норма внесения азотных удобрений не должна превышать 250 кг/га.

Известен случай загрязнения подземных вод нитратами в Пришбрамском районе Чехии. Нитраты попадают в воды в результате применения удобрений и, очевидно, при разложении естественных органических материалов.

Мировое производство синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ, детергенты) в 1975 г. оценивалось более 3 млн.т, поэтому эти соединения являются одними из самых распространенных загрязнителей гидросферы. Основным источником загрязнения считают бытовые сточные воды, наряду с которыми вклад в загрязнение водоисточников вносят индустриальные стоки предприятий, производящих и потребляющих СПАВ (текстильные, кожевенные и др.), а также стоки с сельскохозяйственных полей, обработанных пестицидами, содержащими СПАВ в качестве эмульгаторов и смачивателей. Из трех групп детергентов: анионо-катионо-активных и неионогенных важнейшими являются первые. Последние в зависимости от структуры делятся на «биологически жесткие» (биохимически окисляются менее чем на 80%) — алкилбензолсульфонаты (АБС) и «биологически мягкие».

Проблемы загрязнения водоемов СПАВ в промышленно развитых странах можно разделить на два периода: до середины 60-х годов и после, когда производство АБС было запрещено законодательством ввиду многочисленных случаев вспенивания не только природных, но и питьевых вод. Поверхностные воды США, Великобритании, ФРГ оказались сильно загрязненными ЛВС, Ba многих реках США в 60-е годы содержание анионоактивных детергентов составляло 0,01 —1,3 мг/л. В Европе, в p. Pyp содержание их достигало 1,5, в р. Рейн —1,4 мг/л. После перевода промышленности экономически развитых стран на производство биологически разложимых детергентов: алкилбензолсульфонатов с прямоцепочечным строением алкильного радикала, уровень загрязнения СПАВ поверхностных вод резко снизился. При рассмотрении опасности загрязнения подземных вод детергентами надо учитывать и способность их изменять проницаемость пористых материалов, что облегчает проникновение в подземные воды и других обычно труднопроникающих плохо растворимых в воде загрязнителей, таких, как пестициды, канцерогенные вещества, в том числе частицы гудрона и асфальта. Особенно эти свойства следует учитывать при проникновении в водоносные горизонты загрязненных речных вод. В силу отмеченных обстоятельств проблему загрязнения подземных вод детергентами также следует разделять в прошлом и настоящем. Большинство описанных случаев загрязнения подземных вод детергентами относится к периоду производства «биологически жестких» препаратов.

Г. Уолтон проанализировал состояние загрязненности подземных вод в США по результатам исследований в 30 штатах. Серьезное внимание было уделено загрязнению в частных домовладениях, на территории которых размещается водозаборная скважина и канализационный сброс при небольшом расстоянии между ними. Из 976 исследованных индивидуальных водозаборных скважин детергенты найдены в 387 с концентрацией более 0,1 мг/л, в трех случаях содержания были более 4 мг/л. В обзоре приводится также ряд примеров загрязнения подземных вод детергентами, поступающими и из других источников: промышленных стоков, путем инфильтрации загрязненных речных вод и др. Отмечено три случая загрязнения городских водозаборов, в том числе сточными водами из прудов-накопителей и инфильтрующимися загрязненными речными водами. Загрязнение наблюдалось в различных типах водовмещающих пород от известняковых до песчаных и гравийных. Наибольшее расстояние миграции в горизонтальном направлении составляет 370 м.

В период 1960—1970 гг. в США опубликована серия работ по результатам обследования загрязнения грунтовых вод СПАВ, связанного с индивидуальными системами стоков (штаты Нью-Йорк, Техас, Калифорния). Обследования показали заметную загрязненность грунтовых вод детергентами. Наряду с данными о содержаниях детергентов изучался механизм их движения и деградации в грунтовых водах. Обзор этих работ приведен Д. Тоддом Д. МакНалти. Однако в 70-е годы в промышленно развитых странах, перешедших к использованию биологически мягких детергентов, ситуация меняется. В результате анализа состояния загрязненности детергентами подземных вод в США сделан вывод, что детергенты не представляют собой значительной проблемы в загрязнении подземных вод. Детергенты, как таковые, не препятствуют проведению работ по восполнению запасов подземных вод сточными водами, особенно при аэробной обработке последних или при сохранении в системах подпитки аэробных условий.

Однако в такой стране, как Иран, где применяются в основном биологически жесткие детергенты, опасность загрязнения подземных вод, видимо, остается реальной. В Тегеране важную роль для водоснабжения играют подземные воды, отбираемые из многочисленных скважин, пробуренных в окрестностях города (3756 скважин). Вместе с тем в городе нет единой канализационной системы, промышленные и бытовые стоки захороняют в открытые котлованы или скважины. При обследовании в 1974—1975 гг. 316 скважин, глубиной от 8 до 330 м, обнаружено содержание детергентов до 1,4 мг/л (среднее 0,14).

Таким образом, проблема загрязнения детергентами подземных вод остается, по-видимому, главным образом в связи с использованием «биологически жестких» препаратов.

Нефтепродукты относятся к глобальным загрязнителям внешней среды ввиду масштабов их добычи, переработки и использования. По некоторым, наиболее вероятным, оценкам суммарные потери нефти и нефтепродуктов составляют около 2% от мировой добычи нефти, причем основная масса теряется на суше, создавая серьезную угрозу загрязнения подземных вод. Крупные очаги загрязнения подземных вод нефтью и нефтепродуктами отмечаются в нефтедобывающих районах, на территориях нефтеперегонных и нефтехимических предприятий, топливохранилищ, автозаправочных станций, вдоль трасс магистральных нефтепроводов, железных и автомобильных дорог.

Грунтовые воды наиболее подвержены загрязнению нефтепродуктами, поступающими с поверхности земли. В этом случае различают две основные фазы распространения нефтепродукта: инфильтрацию через зону аэрации и распространение по водоносному горизонту. В зоне аэрации преобладает вертикальное движение нефтепродукта, при достижении уровня грунтовых вод начинается горизонтальная миграция.

При незначительном однократном загрязнении нефтепродукт может локализоваться в зоне аэрации и разрушиться, не достигнув грунтовых вод. В случае достижения уровня грунтовых вод горизонтальная миграция может происходить в виде отдельной фазы по поверхности грунтового потока или в эмульгированном и растворенном состоянии с подземным потоком, последнее более опасно, так как растворенная форма мигрирует на большие расстояния.

При эксплуатации неглубоко залегающих водоносных горизонтов коренных пород, которые недостаточно защищены водоупорами, возможно также их загрязнение в результате проникновения нефтепродуктов с поверхности земли. В нефтедобывающих районах источником загрязнения пресных подземных вод могут явиться как нефть и пластовые воды, поступающие с поверхности (разливы добытой нефти и пластовых вод), так и нефть и вода, проникающие через эксплуатационные нефтяные скважины, находящиеся в неудовлетворительном техническом состоянии.

Основными свойствами, определяющими рассеивание нефти и нефтепродуктов в подземных водах, являются их плотность, вязкость, растворимость, биохимическая устойчивость. Из факторов внешней среды наибольшее значение имеют проницаемость и состав горных пород, определяющие их адсорбционную способность, а также окислительно-восстановительные условия, от которых зависит интенсивность биодеградации нефтепродукта. Особенную опасность для загрязнения подземных вод нефтяными углеводородами представляют нефти и нефтепродукты, обладающие малой вязкостью и заметной растворимостью, такие, как бензин, керосин, а также различные виды дизельного топлива и сами нефти. Роль смазочных масел, видимо, менее существенна.

Наиболее обширный материал по загрязнению подземных вод нефтепродуктами представлен в работах американских исследователей, в частности, в серии докладов на периодических национальных симпозиумах, посвященных качеству подземных вод.

Д. Уильямс и Д. Уильде описали загрязнение подземных вод бензином, происшедшее в 1968 г. в одной из больших водозаборных ирригационных скважин в парке Форест-Лон (г. Глендейл). Из указанной скважины было откачано 3,78 м3 бензина. Проведенными исследованиями установлено, что бензином заражена площадь в 1,48 га, в пределах которой объем бензина составляет 946 м3 при мощности слоя его от 15,2 до 45,7 см. Территория расположена в юго-восточной части долины Сан-Фернандо. С поверхности она сложена аллювиальными водоносными песками с гравием, содержащим линзы илов и глин. Подстилаются эти отложения глинами. Co времени выявления загрязнения было пробурено около 70 скважин с целью уточнения размеров его и одновременного извлечения бензина. В основные технические методы по извлечению бензина входила откачка из скважин, вскрывающих один и два объекта. При вскрытии двух объектов нижняя часть водоносного горизонта отделялась пакером и из нее откачивали чистую воду и одновременно, небольшим насосом, чистый бензин и загрязненную воду из зоны, лежащей над пакером. В ходе трехлетней очистки из водоносного горизонта извлечено свыше 189 м3 бензина. Таким образом большая часть бензина была, очевидно, откачана. Проблема заключалась в полной очистке насыщенных и ненасыщенных участков водоносного горизонта от остаточного бензина. Одним из наиболее перспективных считается метод активации роста распространенных в породе, но обычно дремлющих, бактерии (главным образом Gems psendomonas), которые отмечены в пробах воды на всей территории. Предварительные исследования показали, что бактерии перерабатывают две трети бензина в двуокись углерода и одну треть — в новые бактериальные клетки. Процесс ограничивается возможностью поступления свободного кислорода, азотистых минералов и границей раздела бензина с водой. Ожидается, что бактерии можно будет применить для очистки водоносного горизонта от остаточного бензина без закрытия скважин и формирования бактериальной слизи. После этого водоносный горизонт можно будет вновь использовать.

В Пенсильвании (США) к 1974 г. отмечено до 200 случаев утечки нефтепродуктов. Объем потерь от 40 до 1,5 млн. л. Интересным представляется анализ распределения утечек по источникам и объему. Ho объему утечек наиболее опасны, видимо, аварии на трубопроводах; 51% от числа всех исследованных случаев утечек зарегистрирован на станциях обслуживания. Объемы утечек здесь обычно невелики и составляют 800—3500 л. Отмечались отдельные случаи потерь до 50 000 л. Число утечек из основных и промышленных хранилищ, а также при авариях, на трубопроводах составляло 7,9 и 9% соответственно.

Из 173 случаев загрязнения подземных вод различными химикалиями 27 случаев приходилось на утечки нефтепродуктов, что соответствует третьему месту после индустриальных и сельскохозяйственных стоков. По каждому виду загрязнения приводится также число случаев, в которых было поражено (или возникла угроза) подземное водоснабжение. Процент загрязнения источников водоснабжения нефтепродуктами достаточно высок (67%) я уступает только процентам поражения источников водоснабжения при загрязнении удобрениями (100%) и хлоридами (81%).

Перечень более ранних данных анализа загрязнения подземных вод нефтепродуктами в США приведен в работе.

Большое число примеров утечки нефтепродуктов и загрязнения ими подземных вод имеется по странам Европы. В 1967 г. в ФРГ из 1334 зарегистрированных случаев утечек нефтепродуктов на автомобильном и железнодорожном транспорте, из подземных и наземных хранилищ в 107 случаях отмечено проникновение их в грунтовые воды.

Имеется несколько сообщений о загрязнении подземных вод нефтепродуктами в Великобритании, Чехословакии и других странах.

Известен случай загрязнения пород и грунтовых вод, приуроченных к гравелистым пескам, нефтепродуктами, сбрасывающимися в долину руч. Тиммес-Брук предприятием по добыче газа. Гравелиты подстилаются лондонскими глинами мощностью от 2 до 20 м, лежащими на карбонатных породах мелового возраста. Впервые загрязнение было установлено в 1935 г., когда нефтепродукты выступили на поверхность, в 1934 г, на этих участках отмечались пожары. В загрязненных водах установлены высокие содержания фенола, хлора, азота, взвешенных частиц, прослеживающиеся на глубину 6 м, иногда до кровли лондонских глин. Загрязнение зафиксировано также в поверхностных водах ручья и в проходящем по его долине канале.

По данным ряда исследователей загрязнение подземных вод имело место в 1976 г. в юго-восточной части Великобритании в результате утечки 445 м3 дизельного топлива. Из этого количества 323 м3 были извлечены почти немедленно, а 132 м3 проникли в водоносный горизонт (мел) и загрязнили воду, используемую для водоснабжения.

В Чехословакии описан случай загрязнения подземных вод нефтепродуктами на о-ве Житном (на р. Дунае). Площадь загрязнения оценивалась в 30 км2, объем потерь до 100 тыс. м3, Вследствие принятых мер (искусственное создание зоны снижения уровня подземных вод, откачки) площадь загрязнения уменьшилась до 12 км2. Также снизилось максимальное содержание нефти в воде, до откачек оно составляло 23 мг/л, после откачек — 4 мг/л.

Фенолы относятся к широко распространенной группе промышленных органических продуктов. Они содержатся в сточных водах разнообразных производств: нефтеперерабатывающих, коксохимических, нефтехимических, металлургических и других, а также коммунальных хозяйств.

Основными и наиболее опасными источниками загрязнения подземных вод фенолами являются, видимо, стоки промышленных предприятий, либо непосредственно просачивающиеся в грунтовые воды, либо попадающие в них в результате инфильтрации загрязненных речных вод. Известны также случаи устойчивого фенольного загрязнения грунтовых вод в результате аварий на транспорте. Наиболее часто фенолы промышленного происхождения включают следующие индивидуальные соединения: фенол, ди-(крезолы) и триметилзамещенные фенолы (ксиленолы). Особая опасность фенольного загрязнения природных вод связана с заметной их растворимостью в воде, которая для самого фенола достигает 80 г/л.

Примеры загрязнений подземных вод фенолами известны на территории США. Устойчивое (с 1945 по 1960 г.) загрязнение ими грунтовых вод, в результате которого воды из скважин приобрели вкус и запах, выявлено в Мичигане. Загрязнение произошло из-за просачивания в водоносный горизонт очищенных стоков из котлована. Ледниковые отложения способствовали значительной вертикальной и горизонтальной миграции загрязнения и две скважины пришлось ликвидировать из-за перетекания в нижележащий горизонт. Несмотря на принятые меры по ликвидации очага загрязнения фенолы в небольших количествах присутствовали в водах скважин еще продолжительное время.

Есть сообщение о случае загрязнения грунтовых вод в результате утечки 40 м3 фенола при железнодорожном крушении. Исследования подтвердили устойчивость загрязнения. Изучались образцы вод из водозаборных колодцев, а также воды и грунты из специально пробуренных скважин. Через 19 месяцев после аварии максимальные концентрации в оконтуренном ореоле загрязнения достигали 1130 мг/л.

В Великобритании также отмечались случаи загрязнения подземных вод фенолами. В 1954 г. было обнаружено загрязнение вод, приуроченных к меловым отложениям, используемых для питьевого водоснабжения в графстве Эссекс. Оно было вызвано поступлением нефтепродуктов, источником которых являлась территория одного из нефтеперерабатывающих производств. Загрязнение поступало через скважины, а также по трещинным зонам со скоростью 52—57 м/г. Для ликвидации его проводилась откачка загрязненных вод из скважин, цементация последних, устройство и оборудование скважин, перехватывающих поток загрязненных вод с целью предотвращения их поступления к водозаборным сооружениям.

Методом тонкослойной хроматографии в инфильтрационном водозаборе г. Мерзебург (ГДР) были выявлены: фенол. 3 изомера крезолов, 2,5; 3,4; 3,5-ксенолы и в-нафтол.

В ФРГ описано фенольное загрязнение глубозалегающих подземных вод водозабора Паркинзель на р. Ренне. Причиной его, видимо, явились предприятия химической индустрии и позже топливо-хранилище. С 1905 г. на водозаборе эксплуатировались скважины глубиной до 20 м, вода из которых непосредственно подавалась в сеть. С 1936 г. использовалась система водоподготовки, а с 1956 г, ввиду ухудшения качества воды начали эксплуатировать 33 вновь пробуренные скважины глубиной 104 м. Водоносные горизонты четвертичных отложений залегают в песках различного гранулометрического состава, переслаивающихся с гравийно-галечниками, глинами, илами и суглинками. Содержание фенолов с начала эксплуатации глубоких скважин контролировалось. До 1962 г. оно было менее 0,03 мг/л, затем увеличивалось, достигая в отдельных случаях 0,25 мг/л. Полагают, что в глубокий горизонт фенолы проникают из загрязненного верхнего водоносного горизонта аллювиальных отложений по затрубному пространству и через старые скважины.

Все приведенные примеры загрязнения подземных вод носят локальный характер, т. е. отражают загрязнение в непосредственной близости от источников распространения вредных веществ, и лишь единичные из них охватывают значительные площади и вынуждают для ликвидации их проводить гидрогеологические исследования на больших территориях. Между тем, в литературе имеются сведения, указывающие на загрязнения региональных систем подземных потоков и др. В связи с этим П. Дитрих высказал мнение о том, что загрязнение региональных систем подземных потоков является не только теоретическим вопросом, а, напротив, представляет собой предстоящую, еще только назревающую практическую опасность, с которой следует своевременно начать борьбу. Автор обосновывает этот вывод все возрастающим воздействием человека на окружающую среду, особенно в экономически развитых странах, которое окажет свое влияние в региональном плане и на подземные воды.

Главную роль в загрязнении подземных вод играют: положение их очагов в системе подземных потоков, условия водообмена и продолжительность поступления вредных веществ, вид последних и их свойства. Отмечается, что в связи с особенностями структур (большие размеры и глубина) загрязнение длительное время может оставаться незамеченным и контролировать его трудно. Загрязняющие вещества те же, что и перечисленные выше, но распределение их по площади может быть самое различное (точечное, линейное, площадное). В зависимости от этого и направления фильтрации подземных вод, ширина ореолов загрязнения будет различная. Наибольшая опасность загрязнения будет в том случае, если очаг или очаги его находятся в области питания системы подземных потоков. Вероятность регионального загрязнения отсутствует при расположении его очагов в зоне разгрузки. В области транзита загрязнения могут поступать через гидрогеологические окна или путем прямого введения вредного вещества в систему.

П. Дитрих отмечает, что несмотря на большое число выполненных исследований, еще недостаточно известны токсичность различных вредных веществ, процессы их аккумуляции и разложения, особенно в транзитной зоне напорной системы. Имеются также пробелы в наших знаниях о региональных механизмах распространения вредных веществ и естественных тяжелых металлов в почве и подземных водах. В табл. 21 автор сделал попытку вывести особенности протекания процессов загрязнения для ближайших к поверхности подземных вод локальных и промежуточных систем.

Таким образом, из изложенного следует, что загрязнение региональных систем подземных потоков из очагов вредных веществ, расположенных в областях их питания, может происходить как путем привноса в подземные воды растворимых и стойких вредных веществ (например, долгоживущие радиоактивные изотопы и биоциды, цианистые соединения, тяжелые металлы и др.), так и к результате повышения концентрации веществ, естественно содержащихся в подземных водах. Из этого вытекает большое значение предлагаемого районирования для выявления региональных особенностей потенциально возможных очагов распространения вредных веществ и для оценки их влияния на глубокие подземные воды.
Примеры загрязнения подземных вод

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: