WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Михневич Г.С. Оценка защищенности подземных вод среднерусско-валдайского горизонта Калининградской области

Научная статья

 

Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1509        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

Оценка защищенности подземных вод

среднерусско-валдайского горизонта

Калининградской области

Михневич Г.С. (michnevich@jmail.ru) Российский государственный университет им. И. Канта

Введение. Хорошо известно [1,4,7,9,10], что подземные воды являются не только источником водоснабжения, но и одним из главнейших природных компонентов, чутко реагирующим на изменения в окружающей среде. Изменение климатических и гидрологических компонентов неминуемо приведет к смене режима подземных вод, их качества, ресурсов. В свою очередь изменение баланса подземных вод может вызвать изменения в окружающей среде. Растущая потребность в воде вызывает увеличение разрыва между водоотбором, безопасным для природы, и потребностями общества. В результате усиливающегося загрязнения контактирующих с водоносными горизонтами природными компонентами происходит проникновение загрязняющих веществ непосредственно в подземные воды, значительная часть которых идет на питьевое водоснабжение.

Калининградская область располагается в пределах центральной части Прибалтийского артезианского бассейна. В ее осадочной толще насчитывается около 30 горизонтов подземных вод. Основной областью питания межпластовых вод являются Балтийская и Самбийско-Инстручская возвышенности. Для мезокайнозойских водоносных горизонтов областями питания являются гряды конечной морены. Разгрузка артезианских вод осуществляется в Балтийское море, а мезозойских межпластовых ненапорных и артезианских - еще и в долины и дельты рек Немана, Преголи, Шешупе. В вертикальном разрезе можно выделить зоны пресных, солоноватых, соленых вод и рассолов [3]. Зона пресных вод, используемых для водоснабжения, включает водоносные горизонты четвертичных, неогеновых и палеогеновых отложений. Ее граница проходит на глубине 80-300 м. Основными водоносными горизонтами четвертичных отложений являются пластовые межморенные воды литовско-среднерусского и среднерусско-валдайского горизонтов и грунтовые воды аллювиальных и озерно-ледниковых отложений.

Многие города и поселки Калининградской области используют для централизованного водоснабжения пресные подземные воды верхнемеловых - четвертичных горизонтов. Разведанные запасы пресных подземных вод составляют 500 тыс. м /сут, отбор -190 тыс. м /сут, из которых на хозяйственно-питьевое водоснабжение расходуется 110 тыс. м /сут, на производственно-техническое водоснабжение - 43 м /сут. Еще 37 м /сут сбрасывается без использования в карьерах. В целом территория Калининградской области находится в условиях благоприятствующих водоснабжению: преобладают значения модуля эксплуатационных запасов подземных вод 0,25-0,5 л/с/км [3].

Вместе с тем намечаются следующие проблемы: возможность использования в южной части Калининградской области для водоснабжения только четвертичных горизонтов водоносных горизонтов, т.к. дочетвертичным присуща вода с повышенной минерализацией; дефицит пресных подземных вод в районе южного и восточного побережий Куршского залива; периодическое проникновение соленых вод в водоносные горизонты г. Балтийска; сработка уровней на старых водозаборах, образование глубоких воронок и подсасывание солоноватых подземных, морских или загрязненных поверхностных вод в водоносный горизонт; загрязнение подземных вод. Загрязнение подземных вод в пределах области может возникнуть: путем непосредственного бокового притока загрязненных вод из поверхностных водотоков или водоемов, а также участков минерализованных вод; путем вертикальной фильтрации загрязненных или минерализованных вод через слабоводопроницаемую кровлю или   подошву;   путем   притока   загрязненных   вод   через   горные   выработки   (карьеры,


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1510        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

скважины). Загрязнение подземных вод является одной из серьезных проблем, поэтому строительство водозаборов, укрупнение городских поселений, возведение крупных хозяйственных объектов, ведение сельского хозяйства должны проводиться с учетом защищенности подземных вод.

Считается [1,4,5,7,9,11], что подземные воды хорошо защищены от различных загрязняющих веществ перекрывающими их водоупорными горизонтами. В Калининградской области первый от поверхности активно используемый, широко распространенный среднерусско-валдайский водоносный горизонт перекрывают преимущественно ледниковые отложения самой различной мощности и чрезвычайно «пестрого» литологического состава. Данный водоносный горизонт несет на себе основную антропогенную нагрузку: в него инфильтруются атмосферные осадки, промышленные и сельскохозяйственные стоки, в перекрывающих его отложениях организованы свалки различных веществ (от бытового мусора до токсичных промышленных отходов), через многочисленные гидрогеологические окна он активно взаимодействует с поверхностными водами. Таким образом, актуальным представляется изучение природной (литологической) защищенности подземных вод среднерусско-валдайского водоносного горизонта Калининградской области, поскольку его защищенностью будет определяться защищенность ниже залегающих водоносных горизонтов.

Среднерусско-валдайский межморенный водоносный горизонт довольно широко распространен, особенно в южной части области (рис. 1). Водовмещающими отложениями являются пески и гравийно-галечный материал различного гранулометрического состава. Мощность водоносного горизонта колеблется в широких пределах: от первых метров до 62,4 м, обычно же составляя 10-15 м. В распределении мощностей водоносного горизонта можно выделить ряд закономерностей.

Во-первых, среднерусско-валдайские отложения практически отсутствуют в северной и северо-восточной частях области. Это является следствием экзарационной деятельности ледника и дальнейшей послеледниковой эрозионной деятельности пра-Немана (рис. 1). Во-вторых, мозаичное распространение среднерусско-валдайских отложений свойственно двум очень похожим по геологическому строению районам: Самбийскому полуострову и юго-западной части Калининградской области. Возвышенный характер дочетвертичной поверхности изначально не способствовал накоплению межледниковых отложений и их «консервации» от разрушительной деятельности валдайского ледника. На Самбийском полуострове выделяются субмеридиональные вытянутые ареалы распространения горизонта с мощностями до 102,1 м (пос. Рыбное). Подобные районы, характеризующиеся значительными мощностями среднерусско-валдайского горизонта, отображают гидрографическую сеть микулинского межледниковья. Они разделяют районы, в которых отложения среднерусско-валдайского горизонта отсутствуют из-за ледниковой экзарации, послеледникового размыва озерно-морскими или озерными водоемами, или вследствие условий изначально не способствовавших межледниковому осадконакоплению. В-третьих, особенным районом, в котором сохранились достоверно установленные морские межледниковые образования, является район Балтийской косы (максимальная мощность -62,5 м). Очевидно, отложения Эемского моря были распространены в микулинское время более широко, чем сейчас, но были уничтожены и переработаны ледником [8]. Остальная часть Калининградской области характеризуется широким, хотя далеко не повсеместным, распространением отложений среднерусско-валдайского горизонта.

Глубина залегания среднерусско-валдайского горизонта изменяется от первых метров до 70 м, но на большей части площади распространения он залегает на глубине 20-30 м. Абсолютные отметки кровли водоносного горизонта в значительной мере зависят от высотных отметок современного рельефа и колеблются от -8,9 до 124,2 м. Наиболее распространенные отметки - 0-30 м. Водоносный горизонт слабонапорный, величина напора колеблется от нескольких до 52 м и зависит в основном от глубины залегания водоносного горизонта. Пьезометрические уровни вод +1 .. .-28 м от поверхности земли. В зависимости от


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1511        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

Рис. 1. Схема изопахит коллекторских отложений среднерусско-валдайского водоносного горизонта Калининградской области (карта составлена автором на основе буровых данных, любезно предоставленных ОАО «Запводпроект», проектным бюро «Нимб», Калининградской гидрогеологической экспедицией)


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1512        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

гипсометрии современного рельефа абсолютные отметки пьезометрических уровней изменяются от 1 до 140 м и в сглаженном виде повторяют отметки современного рельефа.

Водообильность горизонта очень изменчива. Она определяется главным образом гранулометрическим составом водовмещающих отложений, а также условиями залегания, объемом слоя и связью его с другими водоносными горизонтами, поверхностными водотоками и водоемами. Производительность скважин колеблется от 0,5 до 10 л/сек и лишь в виде исключения составляет 36 л/сек. Удельные дебиты обычно не превышают 2 л/сек, но могут достигать 7 л/с. Коэффициенты фильтрации изменяются от 0,2 до 53 м/сутки.

Воды среднерусско-валдайского горизонта пресные, в основном гидрокарбонатные кальциевые, общая минерализация 0,2-0,9 г/л. Химический состав вод непостоянный. Особенно большие изменения наблюдаются в катионном составе вод: несмотря на явное преобладание кальция, встречаются воды катионного состава (кальциево-магниевые, магниево-натриевые, натриево-кальциевые). Анионный состав более постоянный, однако, наряду с гидрокарбонатными встречаются смешанные воды - гидрокарбонатно-сульфатные, гидрокарбонатно-хлоридные.

В настоящее время среднерусско-валдайский межморенный горизонт широко используется для водоснабжения отдельных сельскохозяйственных, промышленных и культурно-бытовых объектов в южной части Калининградской области, где он имеет первостепенное значение. В этой части области горизонт эксплуатируется также для централизованного водоснабжения городов Гвардейска, Нестерова, Гусева, Озерска, Правдинска, частично Калининграда, пос. Железнодорожного. В северной половине области водоносный горизонт имеет второстепенное значение, эксплуатируется для водоснабжения мелких водопотребителей.

Зона аэрации среднерусско-валдайского водоносного горизонта состоит преимущественно из пород ледникового происхождения, за редким исключением районов, в которых среднерусско-валдайский горизонт перекрывают отложения голоцена (морские, аллювиальные, дельтовые и т.п.). Породы ледникового происхождения принадлежат валдайскому надгоризонту [6]. Регионально имеются различные сочетания залегания валдайских отложений. Иногда среднерусско-валдайский горизонт перекрывает полная серия валдайских отложений, состоящая из двух ледниковых горизонтов, разделенных межледниковым горизонтом; гораздо чаще межледниковые отложения отсутствуют и ледниковые отложения подпорожского горизонта подстилают осташковские отложения. Достаточно часто встречаются отложения только одного ледникового горизонта: или подпорожского, или осташковского.

Рассмотрим характер отложений, на большей части области перекрывающих интересующий нас водоносный горизонт.

В основании валдайского надгоризонта залегают отложения подпорожского горизонта, представленные моренными образованиями, которые сложены суглинками и супесями чаще всего темно-серого с синеватым оттенком цвета. Верхняя часть моренных пород имеет бурый цвет. Мощность морены изменяется от 1,4 до 37,4 м. Абсолютные отметки ее кровли колеблются в широких пределах: от -12,3 м до 79,8 м. Иногда морена включает в себя отторженцы палеогена мощностью до 2-3 м. На моренных отложениях залегают водно-ледниковые образования, представленные или озерно-ледниковыми бурыми комковатыми и слабослоистыми глинами или же флювиогляциальными полевошпатово-кварцевыми разнозернистыми песками с прослоями гравийно-галечного материала. Общая мощность этих отложений достигает 16 м. Отложения подпорожского горизонта залегают на межледниковых отложениях микулинского горизонта, образующих среднерусско-валдайский водоносный горизонт, а там где эти осадки отсутствуют - на отложениях днепровского горизонта или непосредственно на дочетвертичных образованиях. На юго-западе области, а также на юге и востоке Куршского залива подпорожское отложения отсутствуют [6].

Отложения   ленинградского   горизонта   отмечаются   спорадически,   мощность   их


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1513        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

незначительна - до нескольких метров. Чаще встречаются глины темно-серого цвета с коричневатым оттенком, жирные, известковистые с прослойками и линзами светло-серых алевритистых глин, с редким гравием и галькой изверженных и осадочных пород. Глины, по всей вероятности, озерного происхождения.

В основании осташковского горизонта залегают моренные отложения. Валунные суглинки и глины, слагающие эту морену, имеют в основном коричневый и буровато-серый цвет. Ледниковые отложения основной морены распространены почти повсеместно. Исключение составляют долины наиболее крупных рек, прибрежные участки заливов и Балтийского моря. Мощность этих образований не превышает 5-10 м и очень редко достигает 30-35 м (на юге области). К осташковскому горизонту относятся также краевые ледниковые образования (конечные морены), которые в области развиты довольно широко. На юге они слагают Балтийскую возвышенность, а в других регионах области они явились результатом отступления и кратковременных остановок ледника. Выделяются эти отложения, в основном, по геоморфологическому признаку, поскольку слагают холмы и гряды с относительным превышением до 40 м. Литологический состав конечно-моренных отложений довольно разнообразен. Преимущественно они представлены тяжелыми валунными глинами и суглинками, а также супесями. Все эти породы содержат включения в виде прослоев и линз песков и безвалунных глин. Водно-ледниковые отложения краевых образований отмечаются в пределах развития конечных морен и слагают камовые холмы, состоящие из песков различной зернистости (от тонко- до крупнозернистых). У краевых образований Балтийской возвышенности отмечаются мощные толщи (до 50 м) флювиогляциальных песчано-гравийных отложений. Водно-ледниковые отложения осташковского горизонта пользуются в области широким развитием и слагают в основном равнинные районы. Представлены эти отложения преимущественно озерно-ледниковыми пестроокрашенными глинами от слабо до высокопластичных с неясно выраженной слоистостью, а также полевошпатово-кварцевыми мелко- и тонкозернистыми песками. Максимальная мощность глин редко превышает 10 м, обычно же она колеблется в пределах 3-4 м. Озерно-ледниковые пески залегают как под глинами, так и перекрывают их. Мощность песков обычно не превышает 2-3 м. К осташковскому горизонту отнесены также так называемые слои Балтийского ледникового озера, развитые в прибрежной части Балтийского моря и представленные песками и глинами, а также аллювиальные отложения, отмечаемые в долинах наиболее крупных рек (Неман, Преголя, Шешупе и др.) и слагающие первые и вторые надпойменные террасы. К этому же горизонту следует отнести и довольно редко встречающиеся эоловые отложения, слагающие небольшие участки на песчаных равнинах Балтийского ледникового озера [6].

Современные (голоценовые) отложения представлены аллювиальными, озерными, болотными, эоловыми, морскими, аллювиально-морскими (дельтовыми) и техногенными фациями.

Морские отложения распространены вдоль морских и заливных побережий области. Это отложения, сформированные в различные стадии эволюции Балтийского моря: Иольдиевого моря, Анцилового озера и Литоринового моря. Представлены отложения глинами, тонко- и разнозернистыми песками, гиттией, торфами и сапропелями. Морские отложения современного побережья слагают собой пляжевые зоны, шириной до 100 м и мощностью 5 м. Интересны случаи, когда в разрезе сочетаются среднерусско-валдайские водоносные отложения, часто приуроченные к глубоким долинным врезам (особенно на Самбийском полуострове - г. Пионерск, г. Светлогорск) и морские отложения их перекрывающие. Образуются «гидрогеологические окна», способствующие проникновению загрязненных и морских вод в водоносные горизонты. Озерные отложения развиты в понижениях моренного, озерно-ледникового и дельтового рельефа. Отложения представлены иловатыми суглинками, гумусированными супесями, илом, сапропелем, известковистыми глинами и илистыми песками. Болотные отложения распространены вдоль восточного и южного побережий Куршского залива, а также в понижениях на равнинах и в долинах рек.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1514        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

Болотные отложения - торф, ил, сапропель, тонкозернистые илистые пески имеют мощность 2-3 м (иногда до 13 м). Аллювиальные отложения слагают поймы и террасы рек. Аллювиальные отложения сложены мелко- и тонкозернистыми песками с прослойками глин и разнозернистых песков. Наибольшая мощность аллювия (до15 м) наблюдается в долинах рек Неман, Преголя, Дейма, Инструч. Дельтовые отложения в Калининградской области развиты в устьевой части р. Неман. Ширина дельты в районе г. Советска составляет 4-5 км, а у побережья Куршского залива - до 60 км. Дельтовые отложения представлены глинами, илистыми суглинками и гумусированными песками. Эоловые отложения развиты на Куршской и Вислинской косах, а также на дельтовой долине вдоль р. Неман и в междуречье этой реки и р. Шешупе. Техногенные отложения представлены насыпными грунтами в крупных населенных пунктах. Они слагают борта мелиоративных каналов, железнодорожные и автомобильные насыпи. Техногенными являются отложения, возникшие при разработке полезных ископаемых (отвалы карьеров, отходы обогащения) и др. [6]. Таковы основные черты геолого-гидрогеологические условий, определяющие природную защищенность среднерусско-валдайского горизонта.

Под защищенностью подземных вод принято понимать свойство природной системы, позволяющее сохранить на прогнозируемый период состав и качество подземных вод соответствующими требованиям их практического использования [7]. В отечественной практике в основу оценки защищенности подземных вод и ее картирования, как правило, кладется методика ВСЕГИНГЕО, разработанная В.М. Гольдбергом, в которой под защищенностью подземных вод подразумевается «перекрытость водоносного горизонта отложениями, прежде всего слабопроницаемыми, препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные воды» [4, 9].

Очевидно, грунтовые воды будут защищены, если время обезвреживания загрязняющих веществ меньше времени их фильтрации (до уровня грунтовых вод). Межпластовые воды защищены и тогда, когда при сплошном водоупоре пьезометрический уровень располагается выше уровня грунтовых вод и движение воды в данном месте может происходить только вверх [4,9]. Для определения времени фильтрации (t) необходимо знать коэффициенты фильтрации (к) пород зоны аэрации (ш). Очевидно, чем ниже фильтрационные свойства пород зоны аэрации и чем больше ее мощность, тем надежнее защищены водоносные горизонты (t=m/k). Сложность в том, что замеры коэффициентов фильтрации выполняются редко, а региональное их распределение крайне недостаточно для прогнозов. Кроме того, в разрезе одной скважины породы одного литологического состава могут давать коэффициенты фильтрации различающиеся на порядок и более. Так, в скв. 12 (г. Гусев) коэффициенты фильтрации легких суглинков составили 0,02-0,3 м/сут, тяжелых супесей - 0,06-1,0 м/сут, легких супесей 0,1-3,6 м/сут, мелкозернистых песков - 2,2-8,7 м/сут, среднезернистых песков 7,9-11,6 м/сут. Глины и тяжелые суглинки определены как не фильтрующие.

Для оценки природной защищенности предлагается использовать простой, и в то же время, надежный и малозатратный способ. Фильтрационные свойства зоны аэрации оцениваются по трем условным градациям:

«а» - супеси и легкие суглинки с к=0,1-0,01 м/сут и более.

«с» - тяжелые суглинки и глины с к<0,001 м/сут.

«в» - смесь пород градаций «а» и «с».

п-Н

Такое деление, с учетом формулы В.М. Гольдберга * ~~    ;     2    ~,

VQo -k

где Q0 = Q/F; Q - расход поливных вод; F - площадь орошаемого массива; п - пористость; Н - глубина грунтовых вод; к - коэффициент фильтрации для условий сброса сточных вод с постоянным расходом [9], позволяет считать, что 1 м породы «с» обеспечивает ту же защищенность что 2 м «в» и 10 м пород «а». Если надежность определяется мощностью (М)


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1515        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

зоны аэрации с учетом ее фильтрационных свойств (М') мы вправе выразить эту величину через мощность, пересчитанную на водоупор градации «с» - М'с:

М'с= Мс+0,5Мв+0,1Ма,

где Мс, Мв и Ма - мощности литологических разновидностей пород типов «а», «в» и «с», сосчитанные по разрезу каждой из скважин, пробуренных на исследуемой площади. Величина М'с легко картируется в изолиниях и дает наглядное представление о природной защищенности подземных вод. Кроме этого необходимо учитывать наличие гидрогеологических окон [11].

Данная методика была разработана Ельциной Г.Н. [11] и опробована на примере некоторых районов Калининградской области в середине 80-х гг. прошлого века. Автор статьи возобновил работы по изучению природной защищенности подземных вод. В качестве пробного региона был выбран Самбийский полуостров, а результатом работы явилась карта защищенности среднерусско-валдайского горизонта (масштаб 1: 200000). Затем исследование было распространено на всю территорию Калининградской области. Масштаб 1: 200000 был выбран как наиболее отвечающий возможностям осуществления оценки защищенности на качественном и количественном уровнях [1]. Фактический материал (описания более 2000 скважин) был собран в фондах научных организаций: ОАО Институт Запводпроект, проектное бюро «Нимб», Калининградская комплексная геологоразведочная экспедиция

В Калининградской области хуже всего защищены водоносные горизонты морских, дельтовых и болотных отложений. Слабопроницаемые породы в зоне аэрации над ними либо отсутствуют, либо не достигают 5-6 м. Слабо защищены воды аллювиальных и техногенных образований.

Межпластовые воды среднерусско-валдайского горизонта, как и более глубокозалегающие, защищены значительно лучше, а мощность приведенного водоупора (М'с), как правило, 10 и более метров. На большей части Калининградской области значения М'с составляют 10-20 м, демонстрируя слабую тенденцию к увеличению при продвижении на юг области, вслед за увеличением мощности ледниковых отложений, слагающих верхний водоупор. Максимальные значения М'с наблюдаются в районах развития конечно-моренных отложений и могут достигать: на Виштынецкой возвышенности - 50-70 м, на Вармийской возвышенности - 30-50 м, на Инстручской гряде и Самбийском полуострове - 30-35 м. Объясняется это наличием многометровой толщи слабопроницаемых отложений ледникового происхождения.

Однако, примерно пятая часть области характеризуется слабой защищенностью среднерусско-валдайского горизонта (М'с<10 м). В распределении ареалов со слабой защищенность наблюдается ряд закономерностей (рис. 2). Первая группа ареалов со слабой природной защищенностью располагается в зоне развития конечно-моренных отложений (центральная часть Самбийского полуострова, ареалы близ гг. Багратионовска, Озерска, Гусева, западнее Виштынецкого озера). Их существование обусловлено присутствием флювиогляциальных отложений, образующих гидрогеологические окна и допускающие беспрепятственную фильтрацию загрязняющих веществ от поверхности к среднерусско-валдайскому горизонту. Районы со слабой защищенностью обычно не занимают больших площадей, за исключением Виштынецкой возвышенности, где наиболее опасными представляются ареалы южнее г. Гусева (здесь располагается ВНС, снабжающая город).

Вторая группа ареалов слабой защищенности приурочена к долинам рек: Преголи, Немана, Лава и др. (рис. 2). Уменьшение мощности слабопроницаемых ледниковых отложений или их полное уничтожение вследствие эрозионной деятельности рек, накопление в долинах хорошо фильтрующих отложений (как правило, супесчаных, песчано-гравийных, торфяных) способствует активному взаимодействию речных и подземных вод. Во время половодий возможно проникновение загрязненных речных вод в среднерусско-


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1516        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

валдайский горизонт. Особого внимания заслуживает ареал между г. Калининградом и г. Гвардейском. Здесь располагается одна из ВНС, обеспечивающая г. Калининград.

Третья группа ареалов приурочена к берегам морей и заливов, часто включает устьевые участки рек - Деймы, Мамоновки, Нельмы, Приморской (рис. 2). Слабая защищенность этих районов обусловлена активной переработкой прибрежных районов в ходе неоднократных трансгрессий (особенно литориновой). Сред нерусско-валдайс кий горизонт перекрывается маломощным слоем слабопроницаемых пород (ледниковых или озерно-ледниковых по происхождению) и (или) непосредственно морскими и озерно-морскими песчаными образованьями.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1517        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf


УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

?   c,t„„„

Н ,„„„,„„„„„¦

—I     Нарушение природной сред

SSSS'JSSSS,™.,


Рис. 2. Схема защищенности вод среднерусско-валдайского горизонта Калининградской области (составлена автором по методике, разработанный Г.Н. Ельциной [11])


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1518        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

Районирование природной защищенности и азотного загрязнения среднерусско-валдайского водоносного горизонта - одного из основных источников водоснабжения четырех районов области и г. Калининграда, а также Самбийского полуострова, позволило сделать вывод о том, что:

  1. Наилучшая защищенность (IA) свойственна территориям с приведенной мощностью водоупора 10,0 м и более (I категория защищенности), причем максимально чистые воды приурочены к площадям без литологических окон.
  2. В случае наличия литологических окон защищенность снижается (1Б), и на сельскохозяйственных площадях воды часто в значительной мере загрязнены аммонием.
  3. При мощности водоупора менее 10 м (II) в случае монолитности водоупора (ПА) воды могут быть грязными по содержанию нитритов.

4)  При наличии окон (ПБ) отмечается значительное аммонийно-нитритное загрязнение.

Таким   образом,   строение   зоны   аэрации   контролирует   качественное   изменение

загрязнения. Для азотных соединений это можно объяснить следующим образом. Водоупор IA обеспечивает медленную инфильтрацию загрязняющих веществ. Почвенно-растительный комплекс усваивает максимальное количество удобрений, а процесс нитрификации оказывается более законченным: NH4 успевает окислиться до NCh . Нитраты, как наиболее легко растворимая форма, выносятся грунтовыми водами, а воды среднерусско-валдайского горизонта остаются чистыми.

При водоупоре 1Б фильтрация загрязнителей ускорена. Почвенно-растительный комплекс усваивает меньше удобрений, а время фильтрации через зону аэрации недостаточно для завершения нитрификации. Ион аммония NH4 легко проникает через окна, формируя преимущественно аммонийный тип загрязнения.

Водоупор ПА обеспечивает умеренную инфильтрацию, но более быструю, чем в местах развития водоупора IA. Времени оказывается достаточно для осуществления начального этапа нитрификации: NH4 окисляется до NCh".Формируется преимущественно нитритный тип загрязнения.

При водоупоре ПБ происходит самое быстрое проникновение загрязнителей в водоносный горизонт и формируется аммонийно-нитритный тип загрязнения [10, 11].

Кроме того, если приведенная мощность верхнего водоупора М'с будет иметь значение 10 м и более, то можно с уверенностью говорить о защищенности территории по отношению к палочке coli. Время проникновения палочек coli до уровня водоносного горизонта составит около 10000 суток (30 лет), что намного превосходит время жизни бактерий (300 суток) и обеспечивает амортизационный срок службы водозаборов, составляющий 10000 суток [5].

Таким образом, выделенные ареалы со слабой природной защищенностью среднерусско-валдайского водоносного горизонта (рис. 2) будут потенциально опасны по отношению к нитритному и аммонийно-нитритному типу загрязнений, а также к бактериальному загрязнению. Опасность составляют также располагающиеся вблизи или непосредственно в ареалах слабой защищенности склады минеральных и органических удобрений. Гидравлическая связь рек и вод среднерусско-валдайского горизонта особенно активно проявляющаяся в районах со слабой защищенностью грозит проникновением загрязняющих веществ из р. Преголи, Лавы, Инструча, Шешупе, Немана, Деймы [2,3].

Показатели природной защищенности можно использовать для разработки стратегии использования и защиты подземных вод в районах с различной природной защищенностью; для обоснования планов размещения и развития крупных промышленных и сельскохозяйственных проектов с опасными отходами и сточными водами; для обоснования использования подземных вод для водоснабжения и выбора мест размещения водозаборов, а также для прогноза изменения качества подземных вод под антропогенным воздействием; для обоснования различных водозащитных предприятий и выбора мест для аккумулирования и хранения отходов.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»      1519        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf

Благодарности. Работа выполнена при поддержке ФЦП «Интеграция», проект «Балтийский учебно-научный центр по океанологии и геоэкологии».

Литература

  1. Белоусова А.П. Качество подземных вод. Современные подходы к оценке. М.: Наука, 2001. 342 с.
  2. Географический Атлас Калининградской области /Гл. ред. Орленок В.В. Калининград: Изд-во КГУ; ЦНИТ, 2002. 276 с.
  3. Гидрогеология СССР. Калининградская область РСФСР. М.: Недра, 1970, т. XLV. 158 с.
  4. Гольдберг В.М. Оценка условий защищенности подземных вод и построение карт защищенности // Гидрогеологические основы охраны подземных вод. М.: Недра, 1984. С. 171-177.
  5. Елохина С. Н. Учет защищенности и загрязнения подземных вод при долгосрочном планировании / Охрана природных вод Урала. 1982, №13. С. 95-98.
  6. Загородных В.А., Довбня А.В., Жамойда В.А. Стратиграфия Калининградского региона / Науч. ред. Харин Г.С. Калининград, 2001. 226 с.
  7. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001.328 с.
  8. Знаменская О.М., Черемисинова Е.А. Новые данные о морских отложениях района Нижней Вислы // О морских межледниковых отложениях в районе Эльблонгской возвышенности. Вестник ЛГУ. Л.: ЛГУ, 1970. №18. С. 92-101.
  9. Методическое руководство по охране подземных вод от загрязнения. СЭВ: Постоянная комиссия по геологии. М.: 1979. 63 с.
    • Питьева К.Е. Гидрогеохимические аспекты охраны геологической среды. М.: Наука, 1984. 222 с.
    • Сергин С.С, Зотов СИ., Баринова Г.М., Ельцина Г.Н. Об оценке и прогнозировании состояния подземных вод в связи с хозяйственной деятельностью. // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометиздат, 1985. Т. VIII. С. 240-245.
     



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.