Гидрогеологические условия Республики Беларусь и их влияние на формирование подземных вод

На основе балансовых исследований оценены величины и характер, изменение естественных ресурсов подземных вод. Балансовыми расчётами установлено, что поддержание проектной нормы (порядка 0,8 м)  ниже земной поверхности и оптимального водно-воздушного режима невозможно в корнеобитаемом слое без дополнительной подаче воды на увлажнение. На существующих мелиоративных системах уровни грунтовых вод в большинстве случаев располагаются не только ниже нормы осушения, но и ниже критических (для песка) глубин залегания.

Осушение, интенсивное использование, широкое применение удобрений приводят к формированию совершенно новых геохимических качеств подземных вод в пределах освоенных территорий (миграция химических элементов с переменной валентностю, изменение газового состава, рН). Процесс собственно осушения сопровождается ростом минерализации (при окислении торфа, сульфидных минералов железа, процессах разрушения осушенного торфа и т.д.). Особое внимание заслуживает изучение поведения железа, при осушении наблюдается значтельный рост концентрации (10-18 мг/л и более при снижении уровней до 1-1,5 м), при этом кислород практически отсутствует.

2.Сельскохозяйственное загрязнение. Интенсивное и недостаточно контролируемое применение химических удобрений и ядохимикатов наносят огромный ущерб грунтовым водам. Грунтовые воды в целом характеризуются  в целом низкой естественной защитой от разного рода загрязнений. Это обусловлено высокой проницаемостью пород зоны аэрации и водовмещающих пород, а также небольшими глубинами залегания  грунтовых вод (1,5-5 м). В связи с этим практически на всей площади сельскохозяйственных угодий, где вносятся органические или минеральные удобрения, естественный  гидрогеохимический фон грунтовых вод резко нарушен. Возрастают концентрации хлора, кальция, калия, магния и др., при чём их проникновение прослеживается на глубину до 14-116 м, а вниз по потоку грунтовых вод – до 1,5 км от зоны загрязнения. Оценить современный уровень трансформации химического состава грунтовых вод на участках, и спытывающих антропогенные нагрузки, можно путём сравнения с естественным гидрогеохимическим фоном.

Как следует из приложения стр 241, в пределах сельскохозяйственных угодий имеет место двукратное увеличение минерализации грунтовых вод ( с 177 до 359 мг/л). Возрастают концентрации всех компонентов.Это связанно с тем что за 50 лет использование минеральных удобрений возросло в 25-30 раз.Огромную опасность представляет использование ядохимикатов, очень часто обнаруживается симазин и др. компоненты, наличие которых просто не допустимо. 

Наиболее интенсивным источником сельскохозяйственного загрязнения являются животноводческие фермы, комплексы и птицефабрик. Известны случаи, когда загрязнения проникали до глубин 35-50 м и охватывали водоносные горизонты межморенных отложений.

3.Коммунально-бытовое загрязнение формируется за счёт утечки из выгребных ям и канализационных систем, в районе свалок бытовых отходов и полей фильтрации. В сельских населённых пунктах – приусадебные участки, скотные дворы).

Основными компонентами загрязнения являются органические вещества и продукты их распада, азотные соединения, хлориды, сульфаты, синтетические моющие средства и др. Коммунально-бытовые стоки характеризуются исключительно высоким уровнем микробиологического загрязнения.

В сельских населён пунктах порядка 70 % всех колодцев имеют воду с содержанием нитратов выше ПДК. В районе полей фильтрации коммунальных стоков концентрации нитратов в грунтовых водах достигают 600 мг/л и более, весьма значительна глубина проникновения компонентов загрязнения.

Особый вид коммунально-бытового загрязнения-тепловое загрязнение подземных вод, которое формируется главным образом в результате утечек из теплотрасс теплоносителей. Увелечение температуры подземных вод повышает их растворяющую способность и способствует сохранению в водах микробиологического загрязнения.

4.Промышленое загрязнение. Среди всех видов загрязнений подземных вод наибольшей интенсивностью отличается промышленное, хотя оно как правило охватывает относительно небольшие по площади территории. Исключительно интенсивное загрязнение имеет место в Солигорском промрайоне. Загрязнение подземных вод формируется главным образом в районах солеотвалов и шламохранилищ, где сформировалось засоление подземных вод общей площадью более 15 кв. км. Фронт загрязнения подземных вод практически повсеместно выходит за контуры солеотвалов и шламохранилищ на 100-500 м и имеет тенденцию к расширению. Общая минерализация выросла до нескольких граммов на литр.

В гомельском промрайоне наибольшие масштаб загрязнения подземных вод наблюдаются в районе химзавода (отвылы фосфогипса и хранилище жидких отходов). Здесь сформировалась зона загрязнения около 6 кв. км. Минерализация о 9 г/л. На некоторых участках загрязнение фиксируется в водах палеогенового водоносного комплекса (содержание фтора до 33,4 мг/л), по прогнозам на 2020 г, фронт загрязнения достигнет кровли альбсеноманского водоносного комплекса.

В районе Светлогорского промкомплекса загрязнение подземных вод наблюдается в районах отстойников, шлаконакопителей и полей фильтрации. Загрязнение наблюдается до глубин 45 м и затрагивает межморенный березинско-днепровский водоносный горизонт.

Сведения об уровнях загрязнения подземых вод в районах предприятия ПО «Азот», «Химволокно», Новополоцгого промкомплекса и Мозырьского промрайона практически отсутствуют

Промстоки являются в ряде случаев источниками загрязнения эксплуатационных водоносных горизонтов в районах групповых водозаборов и особенно часто ведомственных водозаборов промышленных предприятий.

5.Весьма значительно по площади так и по длительности воздействия  на окружающую среду, радиоактивное загрязнение значительной части  территории Беларуси. В аварийном чернобыльском выбросе фиксировалось несколько десятков радионуклидов, главным образом короткоживущих.

Основным фактором изменения радиоактивной обстановки является радиационный распада. Вторым  - фактор переноса радионуклидов (водная, почвенная, биогенная миграции, атмосферный перенос и техногенный вынос).

В настоящее время основными компонентами, определяющими радионуклидное загрязнение, как почвенного покрова, так и природных вод, являются стронцицй-90 и цезий-137, плутоний-239. В отличии от поверхностных вод содержание этих элементов в подземных водах значительно ниже и практически некогда не превышает ПДК При этом максимальное их значения фиксируются, как правило, в грунтовом (безнапорном) водоносном горизонте. В напорных подземных водах отсутствует тенденция к росту радиоактивных загрязнений подземных вод.

Особо тщательный контроль необходим за состоянием грунтовых вод в районах расположения пунктов захоронения радиоактивных отходов и материалов.

3.2.Качество подземных вод

Оценка качества подземных вод проводится в соответствии   с санитарными правилами и нормами. В 2009 году              результаты анализа подземных вод показали, что 94,3 % проб соответствуют санитарно-гигиеническим нормам. Среднее содержание основных контролируемых макроэлементов по сравнению с 2008 годом несколько увеличилось в пределах 0,04-0,48 ПДК, что свидетельствует об удовлетворительном качестве подземных вод (ПРИЛОЖЕНИЕ 9,10)

Результаты анализа проб воды на содержание микрокомпонентов в подземных водах показали, что качество подземных вод соответствует установленным требованиям, а концентрации определяемых веществ не большие: мышьяк < 0,005 мг/л (ПДК=0,05), свинец – 0,013 мг/л(ПДК=0,03), кадмий – 0,0027мг/л (ПДК=0,001), молибден – 0,009мг/л (ПДК=0,25), ртуть < 0,0005мг/л (ПДК=0,0005), радий< 1*10-12мг/л , уран< 1,6*10-7мг/л, бор – 0,08мг/л(ПДК=0,05), фосфаты – 0,03мг/л(ПДК=3,5).

Практически по всей республике зафиксировано повышенное содержание железа, реже марганца. Максимальное значение железа выявлено в грунтовых и артезианских бассейнах р. Припять (до 12мг/л) и р. Нёман (до 5,5 мг/л). Содержание марганца достигло 1,38 мг/л при среднем значении 0,14/л(ПДК=0,1 мг/л), а концентрации фтора изменялись от 0,01 до 0,93 мг/л (ПДК=1,5 мг/л) при среднем показателе 0,23 мг/л. Повышенное содержание железа, марганца, фтора обусловлено природным происхождением и зависит от геохимических процессов взаимодействия воды и водовмещающих пород, значения окислительно-восстановительного потенциала, рН и т.д. (ПРИЛОЖЕНИЕ 8)

Проведённые в 2009 г наблюдения показывают на присутствие локальных источников загрязнения подземных вод. В основном загрязнения имеют коммунально-бытовое и сельскохозяйственное происхождение (ПРИЛОЖЕНИЕ 10). Установлено, что в результате антропогенного воздействия наибольшее количество проб, показатели которых не соответствуют нормам,  приходится на Минскую-30,5 %, Гомельскую – 28,8 %. Основными показателями загрязнения как грунтовых, так и артезианских вод, являются азот аммонийный, нитраты, окисляемость. Наибольшее количество проб, качество которых не удовлетворяет установленным требованиям, выявлено по окисляемости. В целом по республике в 2009 г из 106 проб не соответствовали нормам по окисляемости – 19,8 %, азоту аммонийному – 5,7, нитратам – 1,9%, общей жёсткости – 1,9 % проб.

В артезианских водах из 152 проб не удовлетворяли нормам по азоту аммонийному – 8,6 %, окисляемости – 7,9 %, нитратам – 1,97%, общей жёсткости – 0,66 % проб. Большее содержание азота аммонийного в артезианских водах, чем в грунтовых, обусловлено высокой проницаемостью покровных отложений, а также уменьшением с глубиной кислорода. (ПРИЛОЖЕНИЕ 11)

Подробная характеристика качества подземных вод приведена в 5 бассейнов рек:Западная Двина, Днепр, Нёман, Припять, Западный Буг.

В бассейне р. Западная Двина изучение качества подземных вод в 2009 г проводилось на 8 наблюдательных скважинах. Наблюдение осуществлялось за подземными водами приуроченными к верхнепротерозойским аллювиальным, озёрно-ледниковым, межмореным флювиогляциальным водно-ледниковым отложениям; старооскольским и ланским терригенным породам верхнего и среднего девона. Значительного изменения в качестве подземных вод не выявлено. В то же время на некоторых постах наблюдалось превышение ПДК концентрации некоторых компонентов, например ПДК азота аммония на некоторых постах превышалось в 2 раза, окисляемости в 6 раз. Такие загрязнения обусловлены загрязнениями сельскохозяйственного происхождения, в частности, внесения на поля удобрений.

Содержание основных макрокомпонентов в подземных водах было ниже ПДК. Среднее значение сухого остатка по бассейну изменялось от 127 до 277мг/л, хлоридов – от 3,3 до 13,4 мг/л, сульфатов – от 5,3 до 25,1 мг/л, нитратов – от 19,4 до 28 мг/л, азота аммонийного – от 0,4 до1 мг/л, окисляемость – от3,55 до4,43 мгО2/Л. По сравнению с 2008 г в подземных водах бассейна р. Западная Двина незначительно увеличилось этих показателей. Н даже эти изменения связываются с хозяйствееноой деятельностью человека.

В бассейне р. Западная Двина в 2009 г содержание микрокомпонентов в грунтовых и артезианских водах также было незначительно. По сравнению с 2008 г увеличились концентрации фтора, меди и уменьшились концентрации фтора, меди и уменьшилось содержание фосфатов и марганца. В целом по бассейну концентрация фтора изменялась от 0,196 до 0,33 мг/л, меди – от 0,002 до 0,032 мг/л, цинка – от 0,0011 до 0,126 мг/л, марганца – от 0,076 до 0,13 мг/л, фосфатов – от 0,01 до 0,025 мг/л. Превышение ПДК были характерны для марганца.

В пределах бассейна р. Нёман наблюдения проводились на 87 скважинах. Изучались подземные воды аллювиальных, флювиогляциальных, моренных и водно-ледниковых образований поозёрского, сожского, днепровского и березенско-днепровского горизонтов плейстоцена; неоген-палеогеовых, девонских (наровский горизонт), верхнепротерозойский (редкинский и ратайчицкий горизонты) отложений. По данным наблюдений качество подземных вод, в основном, соответствует установленным нормам, значительного изменения состава подземных вод не выявлено. На территории бассейна отмечены единичные случаи загрязнения подземных вод азотом аммонийным (на двух постах – 3 и 7,5 мг/л). Кроме того на, на четырёх постах выявлены превышения ПДК по окисляемости (до 31,2 мг О2/л). При этом максимальные значения окисляемости приурочены к грунтовым водам, подверженным влиянию сельскохозяйственного загрязнения.

Среднее значение основных макрокомпонентов имели следующие значения: для сухого остатка от 77 до 286,2 мг/л, хлоридов – от 2,8 до 32 мг/л, сульфатов – от 17,3 до 34,5 мг/л, нитратов – 0,1 до 54,5 мг/л, азота аммонийного – от 0,1 до 2,35 мг/л. Результаты химических анализов показали, что по сравнению с 2008 г незначительно увеличилось содержание в подземных водах сухого остатка, сульфатов, нитратов, азота аммонийного, повысилась окисляемость.

Содержание микрокомпонентов как в грунтовых, так и артезианских водах р. Нёман было не высоким. Средние значения основных микрокомпонентов составляли: фтор – 0,144 – 0,245 мг/л, медь – 0,002-0,0046 мг/л, цинк – 0,0075-0,046 мг/л, марганец – 0,057-0,305 мг/л, фосфаты до 0,03 мг/л.

Анализ качества подземных вод на территории бассейна р. Днепр проводился на 66 скважинах. Изучались в аллювиальных, озёрно-аллювиальных отложениях голоцена; флювиогляциальных, моренных и водно-ледниковых отложениях поозёрского, сожского, днепровского и березинского-днепровсого горизонтов плейстоцена; неогеоновых, палеогеновых, меловых и девонских отложений. Основным показателем загрязнения  является азот аммонийный, нитраты и окисляемость, повышенные значения которых обусловлены загрязнением главным образом коммунально-бытового и сельскохозяйственного происхождения.

Сравнительный анализ данных 2008 и 2009гг показал, наблюдается тенденция к увеличению в бассейне содержания сухого остатка, хлоридов, сульфатов, нитратов, азота аммонийного. Среднее содержание сухого остатка в подземных водах изменялось от 102 до 343 мг/л, хлоридов- от 2,9 до 138 г/л, сульфатов – от 2,9 до 58,26 мг/л, нитратов – то 0,1 до 19,5 мг/л, азота аммонийного – от 0,1 до 4,5 мг/л.

Содержание микрокомпонентов характеризовались следующими значениями: среднее содержание фтора изменялось от 0,15 до 0,6 мг/л, меди – от 0,002 до 0,01 мг/л, цинка - от 0,0047 до 0,4 мг/л, марганца – от 0,5 до 0,23 мг/л, фосфатов – от 0,01 до 0,1 мг/л. По сравнению с 2008 г в подземных водах р. Днепр по всем микрокомпонентам наблюдалось незначительное увеличение концентрации (при этом значении не превышали ПДК). Так, например на некоторых постах содержание фтора увеличилось в 4,2 раза, фосфатов в 3 раза, показатели по цинку более, чем в 3 раза.