Пресные подземные воды района Кавказских Минеральных Вод и их защищенность от загрязнения

Изучение подземных вод как источника питьевого водоснабжения показало, что подземные воды являются не только полезным ископаемым, но и одним из компонентов окружающей среды. Защита подземных вод от загрязнения чрезвычайно важна, потому что растущая потребность в воде обусловливает увеличение разрыва между водоотбором, безопасным для окружающей среды, и потребностями населения. Кроме того, охрана подземных вод от загрязнения тесно связана с общей проблемой защиты окружающей среды-Загрязняющие вещества естественного и антропогенного происхождения могут поступать в подземные воды в результате захоронения или распределения на поверхности различных отходов, в результате закачки промышленных сточных вод и т. д. В случае поверхностного захоронения загрязняющее вещество проникает через почвенный слой, зону аэрации и достигает водоносный горизонт. Если объем загрязняющего вещества значительный или оно не полностью разлагается, то в этом случае загрязняющее вещество может накапливаться в почве или зоны аэрации и впоследствии становится вторичным источником загрязнения. Поэтому на практике часто важнее оценить время, в течение которого загрязняющее вещество (или загрязненный фильтрующийся с поверхности земли поток) достигает уровня подземных вод. Это время, а также скорость миграции загрязняющего вещества в водоносный горизонт могут быть оценены только при более детальных исследованиях, если имеются данные о сорбционных свойствах пород зоны аэрации и водоносного горизонта.

Цель представленной работы заключается в разработке комплексной методики оценки защищенности подземных вод для территорий с интенсивным сельскохозяйственным освоением и апробирование ее на конкретном примере.

В соответствие с этой целью были поставлены следующие основные задачи:

• анализ существующих методов региональной оценки защищенности подземных вод;

• изучение особенностей формирования подземного стока в естественных и нарушенных условиях района КМВ;

• оценка влияния почвенного слоя и зоны аэрации на время проникновения загрязняющего вещества с поверхности;

• оценка защищенности пресных подземных вод четвертичного комплекса района Кавказских Минеральных Вод от загрязнения ядохимикатами, и в первую очередь хлорорганическими пестицидами, как наиболее опасными для окружающей среды и человека веществами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработана комбинированная методика региональной оценки защищенности пресных подземных вод к загрязнению в районах интенсивного сельскохозяйственного освоения;

2) проведена региональная оценка подземного стока пресных подземных вод, используемых для водоснабжения населения региона;

3) оценена роль инфильтрационного питания, как основного фактора, определяющего скорость, а, следовательно, и время проникновения загрязняющего вещества через защитную зону;

4) показано влияние почвенного слоя, и в первую очередь, гумусового вещества почвы на время проникновения хлорорганического пестицида (линдана);

5) выполнена региональная оценка и картирование защищенности пресных подземных вод от загрязнения хлорорганическими пестицидами.

Проведенные исследования позволяют качественно и количественно оценить защищенность пресных подземных вод района Кавказских Минеральных Вод. Предложенный подход для проведения таких расчетов может быть использован для проведения аналогичных работ для горноскладчатых областей. Составленная карта защищенности подземных вод к загрязнению пестицидами в сочетании с выполненной оценкой естественных ресурсов подземных вод рекомендуется для определения перспектив возможного отбора подземных вод в отдельных регионах в условиях интенсивной техногенной нагрузки, а также для анализа взаимодействия подземных вод с другими компонентами окружающей среды. На защиту выносятся:

• комбинированная методика оценки защищенности пресных подземных вод, учитывающая сорбционные свойства барьерной зоны (почв и пород, слагающих зону аэрации);

• применение методов моделирования для оценки балансовой структуры потока;

• оценка влияния инфильтрационного питания подземных вод на время и скорость проникновения загрязняющего вещества с поверхности через защитную зону;

• оценка влияния почвенного слоя (его типа, мощности и состава) на время проникновения загрязняющего вещества.

В заключение можно сделать следующие выводы: комплексная оценка защищенности подземных вод требует применения многообразных подходов. Это связано, в первую очередь, с изменчивостью необходимых для таких оценок данных, различного понимания процессов, влияющих на защищенность, а также масштаба исследованийкомплексное использование качественного и количественного подходов к оценке защищенности подземных вод, как на региональном, так и на локальном уровнях, способно успешно решать поставленные задачи даже в условиях минимума имеющейся в распоряжении исследователя информации. наличие хорошо развитой сети каналов и двух крупных водохранилищ (одно непосредственно в русле реки, а другое в непосредственной близости от границы водосборного бассейна) оказывают существенное влияние на режим подземных вод, что отражается в увеличении величины подземного стока, а, следовательно, и на ресурсы пресных подземных вод района Кавказских Минеральных Водсильная расчлененность рельефа, резкое изменение типа геофильтрационной среды и увеличение осадков с высотой местности, характерной для горноскладчатых областей, а также вероятность дренирования рекой нижележащих горизонтов — все это объясняет наличие на общем фоне модуля подземного стока, равного 1−2 л/с-км2, участков, с аномально высокими значениями модуля подземного стокавыполненный модельный эксперимент на небольшом участке долины р. Подкумок показал, что для горноскладчатых территорий характерна тесная взаимосвязь между поверхностными и подземными водами первого от поверхности водоносного горизонта. Поэтому для таких территорий возможно применение метода изучения меженного стока реки в качестве основного метода определения величины подземного стока и естественных ресурсоввеличина инфильтрационного питания, как основного компонента водного баланса района не оказывает существенного влияния на баланс водоносного горизонтаоценка защищенности пресных подземных вод целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе дается качественная оценка защищенности региона, основанная на комплексе картографического материала (карты осадков, литологического состава пород зоны аэрации, их мощности, геоморфологических условий района и т. д.). На втором этапе проводятся детальные исследования, заключающиеся в определении времени проникновения загрязняющего вещества через барьерную зону;

• расчет времени проникновения хлорорганических пестицидов целесообразно проводить для каждой части барьерной зоны (почвенного слоя и непосредственно зоны аэрации). Такой подход вызван тем, что большинство ядохимикатов очень хорошо сорбируется органическим веществом почвенного слоя;

• в результате расчетов времени проникновения несорбируемого компонента было установлено, что на время миграции оказывает существенное влияние величина инфильтрационного питания и механический состав почвенного слоя;

• расчеты времени проникновения линдана, высокотоксичного пестицида, показали, что в настоящее время горизонт пресных подземных вод надежно защищен от его проникновения через барьерную зону. На проникновение линдана существенное влияние оказывает содержание органического вещества в почвенном слое (линдан очень хорошо сорбируется органическим веществом), а также мощность залегающей ниже коренной породы;

• по результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что в настоящее время не существуют опасности проникновения линдана в эксплуатируемый многими водозаборами водоносный горизонт. Однако следует отметить, что расчеты выполнялись при однократном поступлении линдана в защитный слой. Поэтому интенсивная ирригация, неправильное складирование и применение этого высокотоксичного пестицида могут привести к его проникновению до уровня грунтовых вод.

В дельнейшем предполагается продолжить исследования в этом направлении, с особым упором на влияния гидрогеологических факторов, и в первую очередь, изменяющуюся во времени величину инфильтрационного питания на защищенность пресных подземных вод от загрязнения другими видами ядохимикатов.