Реферат: Загрязнение подземных вод Москворецкого бассейна

Загрязнениеподземных вод Москворецкого бассейна

Город Москварасположен в бассейне реки Москвы и является неотъемлемой частью окружающейгород природной среды.

Гидрогеологическиеусловия региона определяются его приуроченностью к южной части Московского артезианскогобассейна. Здесь выделяются три литогенетическихэтажа: четвертично-неогеновый с пестрыми погидродинамическим и гидрогеохимическим характеристикам грунтовыми водами,юрско-меловой и каменноугольный с артезианскими водами в преимущественно карбонатныхпородах.

В последнемимеется несколько водоносных горизонтов, слабо различающихся по фильтрационнымсвойствам и составу воды, разделенных маломощными прослоями глин и аргиллитов.Важную роль играет верхнеюрская разделяющая толща. Слоистая и прерывистая с“гидрогеологическими окнами” она не только формирует напоры в карбоне, но ипредохраняет их от загрязнений.

Проводимостьизвестняков карбона связана с геоморфологическими и геологическимиособенностями водовмещяющих пород: на водоразделахона составляет в среднем 500 м/сут; в долинах — более 2000 м/сут; под ненарушенными юрскими глинами — 680 м/сут; врайонах без юрских глин — более 1100 м/сут.

Водоносныегоризонты в четвертичных отложениях связаны с речными. Это в полной мереотносится к аллювиальным отложениям пойм и террас. Первая аккумулятивная — приотносительной высоте 4-7 м имеет, как правило, две толщи: верхнюю, суглинистую,и нижнюю, песчаную с гравием и галькой, содержащую горизонт грунтовых вод.Направление грунтового потока меняется по сезонам. Вторая терраса — цокольная смаломощным аллювием (до 1,5-4,0 м). В цоколе может залегать морена, юрскиеглины и обводненные флювиогляциальные отложения, имеющие непосредственнуюразгрузку в реку или связь с горизонтами вод 1-й террасы. В уступе 2-й террасыизвестны многочисленные родники. Выше террас притоки р.Москвыдренируют главным образом флювиогляциальные песчано-гравийные отложения. Ихводоносные горизонты, как правило, плохо защищены с поверхности от загрязнения,имеют малую емкость и относительно высокую проницаемость.

Локальнойгидрогеологической особенностью территории являются древние ложбины стока: доюрские, доледниковые, межледниковые и постледниковые,иногда совпадающие с современной гидрографической сетью, сложенные хорошофильтрующим обломочным материалом и являющиеся коллекторами подземных вод.Глубина максимального переуглубления достигает 50-60м. Переуглублены долина р.Истрыниже водохранилища и долина р.Москвы ниже п.Тучково, причем переуглублениене всегда совпадает с современным.

Химическийсостав грунтовых вод отличается большим разнообразием. Обычно при малых минерализациях (300-500 мг/л, редко больше 1 г/л)химический тип может резко меняться даже в пределах одного потока грунтовыхвод. На водораздельных пространствах встречаются воды гидрокарбонатного класса,кальциево-магниевой группы с низкой минерализацией (около 200 мг/л). Колодцы вдеревнях на террасах рек дают воду гидрокарбонатно-сульфатную игидрокарбонатно-хлоридную с преобладанием кальция и с высокой минерализацией. Вблизипромышленных центров, городов, у свалок и т.д. состав грунтовых вод меняется насульфатно-гидрокарбонатный и даже на сульфатно-хлоридный. Грунтовые воды,приуроченные к аллювиальным отложениям, имеют повышенную минерализацию иизмененный по отношению к естественным водам состав, в котором великосодержание хлоридов и сульфатов. Нередки случаи, когда в составмакрокомпонентов химического состава грунтовых вод входит нитрат-ион, что ужепрямо свидетельствует о загрязнении. Со всей определенностью можно сказать, чторазгрузка грунтовых вод в реки бассейна уже в настоящее время ухудшает качестворечной воды.

Артезианскиеводы каменноугольных отложений обычно пресные с минерализацией 0,4-0,6 г/л,хорошего качества (гидрокарбонатные, магниево-кальциевой группы). Исключениемявляется полоса шириной 10-20 км, проходящая от Дедовска-Нахабиночерез Красногорск в южную часть Москвы. Здесь такжеимеет место пресная вода, но хлоридногидрокарбонатногокласса натриево-магниево-кальциевой группы, чтосвидетельствует о региональном протекании загрязненных грунтовых вод вартезианские водоносные горизонты со сработанными напорами.

Системаисточников водоснабжения Москвы может быть представлена в виде совокупностиподсистем, каждая из которых является крупной водохозяйственной системой. Онапредставляет собой совокупность подсистем: бассейн Вазузскоговодохранилища; Вазузскую гидротехническую систему;бассейн Москвы от истока до г.Москвы, включающий всебя бассейны рек Рузы и Москвы от истока до г.Звенигорода,бассейн Москвы от г.Звенигорода до г.Москвы; бассейн Волги от истока Иваньковскоговодохранилища и зону канала им.Москвы. Кроме того,отдельные объекты в Москве и в Московском регионе (т.е. в сфере интересовМосквы как главного объекта эксплуатации водных ресурсов) снабжаютсяартезианской водой, что неуклонно ведет к изменению картины состояния иформирования подземных вод региона.

Водохозяйственныесистемы обладают двумя главными свойствами: пропускной способностью(проницаемостью, расходом) и емкостью. Основная часть расхода определяетсясобственно возможностями русел ручьев, рек, каналов, труб и другихводопроводящих трактов. Основная же часть емкости сосредоточена не в водотокахи водохранилищах, а в подземных резервуарах, т.е. в горизонтах подземных вод,связанных с поверхностными водами сложными, нелинейными и неоднозначнымиотношениями. Кроме того, для водопроводящих трактов при подходящем выборемасштаба характерны сосредоточенные источники загрязнений,а для подземных вод — рассредоточенные.

Основнымобъектом мониторинга подземных вод является поток подземных вод (ППВ).Предусматриваются измерения на слабо нарушенных (эталонных) ППВ, находящихсяпод техногенным воздействием. В последнем случае следует выделять ирассматривать природно-техногенные системы. В качестве основных признаков ППВмогут рассматриваться: геофильтрационная схема,позволяющая прогнозировать продвижение загрязнения в ППВ; конструктивныеособенности источника загрязнения, определяющие условия поступлениязагрязняющих веществ в поток; миграционная модель ППВ, отражающая процессыпереноса, превращений и взаимодействий раствора с породами в зависимости отгеохимических и физико-химических свойств поллютантаи среды.

Имеющиеся враспоряжении совместного предприятия в области охраны окружающей

cреды “Прима” материалыпозволяют более детально рассмотреть бассейн р.Москвы.Особое внимание уделено условиям формирования подземных вод. Это вызвано тем,что среднемноголетний модуль стока р.Москвы в створе Рублево составляет 6 л/(с*км2), а модульподземного стока — 2 л/(с*км2). Таким образом, треть всеймоскворецкой воды — вода подземная. Вместе с тем, минерализация и, особенно,качество подземных вод сильно отличаются от вод поверхностных, причем качествоподземных вод во многих частях бассейна р.Москвы неотвечает требованиям государственного стандарта на питьевую воду. Больше того,эксплуатация подземных вод приводит к изменению показателей и режима водообмена между подземными и поверхностными водами внеблагоприятную сторону.

ВМоскворецкой водной системе эксплуатируются практически все водоносныегоризонты. При этом грунтовые воды используются деревянными колодцами и мелкимискважинами ручного бурения, что практически не сказывается на водных ресурсах ирежиме. Максимальное понижение уровня в колодцах достигает 1,5-2,0 м, что можетсформировать местную воронку депрессии радиусом не более нескольких десятковметров. Все центральное водоснабжение основано на артезианских водахкаменноугольных отложений. В бассейне р.Москвы выше Рублево действует 21 групповой водозабор подземных вод,затрагивающий практически все водоносные горизонты карбона. Дифференциация позонам влияния позволяет предложить места для отбора проб в бассейнах рекМосква, Руза и Истра, а также в устьях упоминаемых в таблице 1 притоков.

Таблица1

Сведенияо современной эксплуатации подземных вод

Бассейн реки

Водозабор

Производитель-ность

,

тыс.куб.м

/сут

Зона влияния

Москва выше Можайска

Уваровка

3,0

реки Воинка и Колочь

Москва выше Звенигорода

Кубинка

Тучково

Дорохово

Можайск

Звенигород

8,5

7,3

1,3

15,3

10,8

р.Сетунь

р.Москва

р.Ельца

реки Можайка и Москва

р.Москва

Москва выше Рублево

Покровское

Успенское

Голицыно

Барвиха

Жаворонки

Одинцово

1,6

21,8

12,1

16,2

27,2

50,7

р.Москва

р.Москва

р.Вяземка

р.Москва

р.Вяземка

реки Сомынка и Закза

Руза

Осташево

Руза

Тимофеев

1,2

2,2

3,6

Рузское

вдхр.

р.Руза

р.Руза

Истра

Румянцево

Кр.Поселок

Истра

Снегири

Дедовск

Красногорск

2,3

7,0

13,4

1,4

13,4

57,1

р.Истра

р.Истра

р.Истра

р.Истра

р.Истра

р.Бачка

На состояниеподземных вод в бассейне Москвы выше Рублево влияюттакже водозаборы, расположенные ниже Рублево,поскольку их воронки занимают в рассматриваемом районе существенные площади.Особенно заметно влияние Химкинского и Московского водозаборов с суммарным водоотбором около 500 тыс.куб.м/сутки.Установлено, что восточнее меридиана Звенигорода избыточные напоры артезианскихвод почти полностью сработаны. Это привело к инверсии балансовой структурыпотока подземных вод в карбоне: если ранее артезианские воды разгружались вМоскву-реку и в ее притоки, то сейчас, наоборот, из поверхностных и частично изгрунтовых вод идет питание ранее бывших артезианскими водоносных горизонтов.Величину, т.е. расходы воды, такого питания установить точно довольно трудно,однако в целом понятно, что на инфильтрацию в подземные воды расходуетсязначительная часть формируемых в рассматриваемой части бассейна Москвы водныхресурсов.

По оценкам Центргеологии в бассейне р.Москвыи ее притоков в центральной части воронки депрессии на эксфильтрациютеряется 30-40% поверхностного стока. Проблема, однако, состоит в том, чтоводы, поступающие в глубокие подземные горизонты, по качеству далеки отприродных вод. Особенно незащищенными следует считать районы, где отсутствуетверхнеюрская разделяющая толща и где нет моренных глин и суглинков, а в карбоненапоры снижены. Загрязнение в таких местах может носить не только локальный, нои региональный характер.

Защещенными

от загрязнения можносчитать водораздельные равнины и плато, закрытые мощным плащом моренных глин исуглинков восточнее меридиана, проходящего через Дороховои Сычево, если исключить собственно долинные частьбассейна. Всю верхнюю часть бассейна западнее указанного меридиана, равно как инизовья р.Сходни, следует считать условно защищенной.Долина Москвы-реки ниже г.Можайска, долина средней инижней Рузы, а также долина средней и нижней Озерныне защищены, поскольку здесь, в полосе от 5 до 10 км, размыта юрская толщаглин. Для мониторинга поверхностных вод это означает, что именно здесь густотасети наземных измерений должна быть наибольшей.

Рассмотримвлияние отдельных отраслей народного хозяйства на формирование качестваподземных вод бассейна.

Сельскоехозяйство. Здесь следует выделить земледелие, которое в результате примененияудобрений и ядохимикатов следует рассматривать как отрасль, вносящуюзначительное количество загрязнений в подземные воды,причем необходимо подчеркнуть пространственный (площадной, рассредоточенный)характер влияния этой отрасли. Структура земледелия в бассейне довольнооднородна. В Можайском и Рузском районе под пашнейнаходится по 50 тыс.га. В Истринскоми Одинцовском районах — по 30 тыс.га. Повсеместнооколо 40% пашни отдано под зерновые, удобряемые относительно мало. Около 50%площади занято под многолетними травами, кукурузой на силос и кормовыми корнеплодами.Около 10% пахотных земель отдано под овощи и картофель, которые выращиваются сприменением высоких доз удобрений. Так, при средней по России норме в 100-120кг в некоторых хозяйствах Подмосковья вносят до 5 т органических инеорганических удобрений на гектар.

Существеннымисточником загрязнения являются и пригородные хозяйства. Здесь в среднем на 1га используемых земель вносилось удобрений на гектар: в Рузскомрайоне — 216 кг, в Одинцовском районе — 286 кг, в Можайском районе — 424 кг, в Истринском — 491 кг.

Грунтовыеводы под сельскохозяйственными угодьями загрязнены. Исследованиями кафедрыгидрогеологии геологического факультета Московского государственногоуниверситета им. М.В.Ломоносова в грунтовых водахаллювиального водоносного комплекса выявлены концентрации нитратов от 80 до 180мг/л (ПДК — 10 мг/л). Имеются сведения о недопустимо высоких содержаниях аммоний-иона (до 31мг/л (ПДК — 1,5 мг/л)) в грунтовых водах аллювия р.МалаяИстра. Мощным способом непостредственного воздействияна качество грунтовых вод являются водные мелиорации.

В качествесосредоточенных источников загрязнения в сельском хозяйстве выделяютсяживотноводческие фермы. Среднее поголовье для них таково: крупный рогатый скот- 600 тыс.голов (250-260 ферм), свиней — 15-20 тыс.голов (3 фермы в Можайском и Истринскомрайонах), птицы — 1,0-1,5 млн.(9 фабрик в Истринскоми Одинцовском районах).

Население. Вселах Московской области постоянно проживает около 210 тыс.человек.В теплый период года население здесь резко увеличивается за счет отдыхающих.Рекреационных учреждений в бассейне около 1000: в Можайском районе — 110, в Истринском — 250, в Рузскомрайоне — 250. Их очистные сооружения устроены примитивно, устарели морально ифизически, поэтому являются загрязнителями. Так, в районе Звенигородаустановлено, что практически все старые очистные сооружения загрязняютгрунтовые воды хлоридами, нитратами, органикой и другими веществами. Однаконаибольшее влияние на качество грунтовых вод оказывают города, а в них — промышленные предприятия.

Подземныеводы в районах городов и поселков городского типа таких, как Руза, Тучково, Звенигород, Истра, Голицыно,Одинцово, Дедовск и Нахабино, загрязнены органикой, хлоридами, сульфатами,нитратами, а в районах расположения механических заводов и автохозяйств — тяжелыми металлами. Практически каждый населенный пункт имеет рядом свалки длябытовых или смешанных отходов. Свалки обычно невелики по площади — не более 1-2га, и размещаются в отработанных и зачастую совершенно неподготовленныхкарьерах, оврагах и прочих выемках. Крупных свалок в бассейне шесть: Чесцовская и Супоневская(Одинцовский район), площадью 7,5 и 2 га; Аннино и Дорохово(Рузский район) — по 3 га; Павловская (Истринскийрайон) — 8,5 га; Можайская — 4 га.

Наиболееопасным компонентом свалок является фильтрат, образующийся за счет инфильтрацииатмосферных осадков и отжима жидкости при уплотнении. Типичный состав фильтрататаков: минерализация 10-20 г/л; повышенные концентрации всех азотосодержащихионов; хлоридов около 5 г/л, сульфатов 1-2 г/л, органических веществ — до 2г/л, заметны тяжелые металлы. Отмечается, что по отношению к характерным дляфильтратов соленым и агрессивным жидкостям проницаемость глин и специальныхпротивофильтрационных экранов увеличивается иногда на 1-2 порядка.

Транспорт.Наиболее крупные железные дороги проходят по южной и северной границамбассейна, однако их влияние изучено недостаточно. На крупных автомагистраляхприменяются противогололедные смеси, содержащиекаменную соль; за зиму вносят десятки (до 60-80) килограмм соли на погонныйметр. Деревенские колодцы, даже отстоящие на сотни метров от дорог, имеютповышенную за счет хлоридов минерализацию воды. Типичными для автотранспортаявляются такие загрязняющие вещества, как хлориды, нитраты, нефтепродукты, включаяароматические углеводороды (в частности, бенз(а)пирен), свинец, кадмий и другие тяжелые металлы.

Особенностинормирования химических веществ в водной среде обусловлены несколькимифакторами

1. Сгигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды, предназначенной дляхозяйственно-питьевого или культурно бытового назначения.

2. Нормативыкачества воды распространяются не на весь водный объект, а только на пунктыводопользования населения.

3. Водаиспользуется населением не только для питья, личной гигиены, но и дляхозяйственно-бытовых и рекреационных целей. В связи с этим при нормированииучитывается как непосредственное влияние химических загрязнителей на организм(санитарно-токсикологический показатель вредности), так и их влияние наорганолептические свойства воды и процессы самоочищения воды водоемов(органолептический и общесанитарный показателивредности).

4. Для всехводных объектов, используемых населением (поверхностные и подземные воды,питьевая вода, вода систем горячего водоснабжения), устанавливаются единыегигиенические нормативы (ПДК, ОДУ).

Таблица2

ПДКнекоторых вредных веществ в воде (мг/л) и их содержание в подземных водахМоскворецкого бассейна

в1995-1996 г.

Вещество

ПДК

Класс опасности

Содержание в 1995 г.

Содержание в 1996 г.

Барий

0,1

III

0,15

0,105

Бенз

(а)пирен

0,000005

I

0,000006

Бензол

0,5

II

0,65

0,35

Бериллий

0,0002

I

0,00022

0,00023

Винилхлорид

0,05

II

0,061

0,045

Диоксин

-

I

0,0000026

0,0000005

Дифенил

0,001

II

0,0005

0,0002

Дихлорбромметан

0,03

II

0,03005

0,03

Кадмий

0,001

II

0,00101

0,0005

Марганец

0,1

III

0,12

0,14

Медь

1,0

III

0,9

1,0

Нефть многосернистая

0,1

IV

0,0

Нефть прочая

0,3

IV

0,05

0,0

Нитраты

10,0

III

50-160

50-120

Нитриты

3,3

II

5,4

3,7

Свинец

0,03

II

0,033

0,025

Тетраэтилсвинец

Отсут

.

I

-

Фенол

0,001

IV

0,005

0,0065

Формальдегид

0,05

II

0,053

0,052

Цинк

1,0

III

1,005

1,02

В связи сизданием в начале 1990 г. директивы Ес о защитегрунтовых вод от загрязнений некоторыми опаснымивеществами во многих странах встала проблема необходимости очистки и самоеглавное охраны подземных вод от загрязнений.Например, в Великобритании с конца XIX века остро стоял вопрос об очистке водыв реке Темзе (о грунтовых водах тогда еще не думали), а в начале 1980-х годоврезко поднялся уровень загрязненности в немецком Рейне. И в Великобритании(Лондон), и в Германии (Кельн, Дюссельдорф, Дуйсбург)пользовались артезианской подземной водой, создавая инверсию балансовойструктуры потока подземных вод, т.е. артезианские водоносные горизонты частичнопитались с поверхности. Загрязнителями воды в Темзе выступали металлургическиеи химические заводы Рединге, Тилфорде,лондонском Ист-Энде, в Рейне — угольные шахты инефтехимический завод Кельна, черная и цветная металлургия в Дуйсбурге и др. Для очистки поверхностных вод этих рек былипредприняты следующие меры: 1) переход на замкнутый цикл водоснабженияпредприятий (каждый второй кубометр воды не изымался из производства, авторично использовался); 2) применение жестких санкций к предприятиям-загрязнителям;3) создание “искусственных островов” как биологических фильтров; 4) высаживаниепо берегам Рейна растений и деревьев для укрепления береговой линии, анабережные Темзы стали каменными везде, где это возможно. В результате по такимвеществам как фенолы, четыреххлористый углерод, нитраты и др. были достигнутыследующие показатели, приблизительно одинаковые и в Великобритании, и вГермании (поверхностные воды — подземные воды):

фенолы 0,0025 мг/л — 0,0015 мг/л

четыреххлористыйуглерод 0,008 мг/л — 0,003 мг/л

формальдегид 0,06 мг/л — 0,044 мг/л

нитраты 15,4 мг/л — 11,8 мг/л

В этом смыслеценны опыты Великобритании в области снижения содержания нитратов и ионоваммония в потоке подземных вод. Проблема решалась попытками синтеза новыхудобрений, снижением норм

расходаудобрений на единицу площади, улучшение мелиорационной системы. Любопытна такжеборьба со свалками во Франции — Париж фактически отапливается спрессованныммусором и другими бытовыми и смешанными отходами. Свалок под Парижем больше нет.

Природанакапливала загрязнения, аккумулировала их. Но лишь до поры, до времени. Затемона сдалась и постепенно начала отдавать накопленное. Близится и наступаетэпоха экологических кризисов. Подземные воды — кровь нашей земли, а болезникрови лечатся тяжело.

Список литературы:

1. ВладимировА.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охранаокружающей среды. М.,1991.

2. Галин А. Последам прошлогоднего снега. — Химия и жизнь, 4-1993.

3. Охранаокружающей среды. под ред. д.т.н. проф. Дуганова Г.В. Киев,1988.

4. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье иприродопользование в России. М.,1995.

5. ФедоровЛ.А. Диоксины в питьевой воде. — Химияи жизнь, 8-1995.

6. Фомин Г.С.Вода.Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международнымстандартам. Энциклопедический справочник. М.,1995.

<span Courier New";mso-bidi-font-f

еще рефераты

Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию

Реферат по охране природы, экологии, природопользованию

Лазовский заповедник