Загрязнения пресной воды. Загрязнение подземных вод и защита от него
В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам. Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы). Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти. Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы. Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро - около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.
Источники загрязнения
Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.
Крупнейший потенциальный источник загрязнения - фермерские хозяйства, занимающие в Англии и Уэльсе почти 80 % земель. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды.
Кроме того, фермеры Англии и Уэльса ежегодно вносят в почву 2,5 млн т азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них - стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы. Сегодня в Великобритании свёртывают производство хлорорганических соединений, выпускаемых в больших количествах в 1950-е гг.
Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.
Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник - возрастающее число загрязненных скважин вследствие не правильной эксплуатации.
Лесные хозяйства и открытый дренаж - источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы.
Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях.
Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и закись азота). Все они - продукты промышленной или с/х деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты - серная и азотная.
Определение уровня загрязнения
На загрязнение могут указывать такие признаки, как мёртвая рыба, но есть и более сложные методы его обнаружения. Загрязнение пресной воды измеряется в показателях биохимической потребности в кислороде (БПК) - то есть сколько кислорода поглощает загрязнитель из воды. Этот показатель позволяет оценить степень кислородного голодания водных организмов.
В то время как норма БПК для рек Европы равна 5 мг/л, в неочищенных бытовых стоках этот показатель достигает 350 мг/л. Большой вред наносит молоко при сливе его избыточного количества, так как вызываемое им загрязнение в 400 раз больше, чем от бытовых стоков.
Воздействие на живую природу
К самым явным признакам загрязнения пресных водоёмов относится цветение воды (бурное развитие фитопланктона). Этот процесс наблюдается, когда вода обогащается смесью органических соединений, выщелоченных из окружающей почвы. Такое обогащение (эвтрофикацию) в большей степени вызывают фосфаты, чем нитраты.
Сложившаяся в последние 20 лет ситуация вызывает тревогу, так как значительная часть из 500 водоёмов Англии покрылась зеленью и стала токсичной ввиду их загрязнения. Пресная вода превращается в рассадник потенциально опасных видов бактерий, простейших и грибов. Такие бактерии, как сальмонелла и листерия, а также простейшие - например, криптоспоридия - не менее опасны для здоровья человека, чем холера в Европе в XIX веке.
Водоросли на поверхности воды действуют как густой лесной полог, не пропуская солнечный свет. Это губительно сказывается на производящих кислород водорослях, от которых зависит жизнь водных беспозвоночных и позвоночных. К тому же определённые виды сине-зелёных водорослей выделяют ядовитые вещества, поражающие рыб и другие водные организмы. В результате многие виды отдыха на воде в летние месяцы запрещены в связи с разрастанием и токсичностью водорослей. Причиной цветения последних в озёрах и водоёмах может также быть вырубка лесов и удобрение лесной почвы - в обоих случаях в воду попадают питательные вещества.
Кислотные дожди вызвали ряд крупных экологических катастроф в Канаде, США и Северо-Западной Европе. Вода в 16000 из 85 000 озёр Швеции окислилась, а в 5000 из них полностью исчезла рыба. Начиная с 1976 г., в воду 4000 озёр добавляют известь для нейтрализации кислоты и восстановления химического баланса. К этим же мерам прибегают Шотландия и Норвегия, где по аналогичной причине рыбные запасы сократились на 40 %. На востоке США ежегодный ущерб в связи с потерей форели, вызванной окислением водоёмов спортивного рыболовства, составляет 1 млрд долларов. Однако за известкование озёр расплачиваются прибрежные сообщества. Так, избыток кальция привёл к гибели 90 % растущего поблизости торфяного мха, кукушкиного льна и ягеля. Значительная часть кислотных дождей приходит в Скандинавию с запада, где промышленность Англии производит около 3,7 млн т сернистого газа в год.
Как правило, загрязнение водоёмов приводит к гибели живой природы, в первую очередь рыб. Но возможна быстрая повторная колонизация и восстановление популяций, особенно с помощью человека. Некоторые беспозвоночные переселяются на поражённые участки из находящихся выше по течению мест; другие перелетают сюда за считанные часы. Одни организмы (такие как речные блюдечки, чьи жабры забиваются илом) чувствительны к нарушению экологического баланса, а другим видам (включая подёнок) нипочём довольно высокие уровни загрязнения. Трубчатые черви поглощают бактерии и личинок разных видов звонцов, а пиявки (среди них Helobdella stagnalis) легко переносят эвтрофикацию и низкое содержание кислорода.
Законодательство
Законы - действенное средство предотвращения загрязнения, но добиться их соблюдения трудно. Поэтому новая международная инициатива - "платит сторона, виновная в загрязнении" - идеальна по сути, но редко даёт плоды. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала рекомендации по допустимым уровням загрязнения. Например, содержание кадмия в воде не должно превышать 3/1000 мг/л.
Англия, вероятно, первой в мире приняла закон о загрязнении рек, поскольку ещё в 1197 г. король Ричард I Львиное Сердце подписал первую хартию о Темзе.
Сегодня Европейское Сообщество издаёт директивы о качестве воды, но правительства европейских стран не спешат выполнять эти требования. Так, в 1992 г. 9 из 12 стран - членов ЕС превысили уровень содержания нитратов в своих водоёмах. По новому законодательству, от всех членов ЕС требовалось к 2002 г. создать специальные очистные станции для обработки воды для городского и промышленного потребления, чтобы предотвратить загрязнение рек. В большинстве стран эта работа выполнена.
Загрязнение подземных вод может происходить через атмосферу путем выпадения и последующей инфильтрации уже загрязненных атмосферных осадков; через загрязненные поверхностные воды на участках их поглощения в фунтовые водоносные горизонты; при инфильтрации чистых атмосферных осадков и поверхностных вод через загрязненную поверхность земли и почвенный слой (при внесении минеральных удобрений и ядохимикатов); путем фильтрации жидких продуктов или отходов производства и канализационных стоков при утечках из трубопроводов и сетей или на местах их складирования (сточные ямы, отстойники, шламонакопители и др.) при отсутствии или недостаточной надежности противофильтрационных мер; при инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод на участках складирования твердых отходов (коммунальные или промышленные свалки, отвалы горнодобывающих предприятий и др.). Источником интенсивного загрязнения, в том числе и глубоко залегающих подземных вод, являются захоронение жидких и твердых отходов промышленного производства (как правило, наиболее вредных, высокотоксичных или радиоактивных отходов) путем закачки их в глубокие поглощающие скважины или "захоронения" в отработанных шахтах и карьерах.
Источниками загрязнения могут являться не использующиеся, но не изолированные с поверхности колодцы, буровые скважины, шахтные стволы, а также глубокие скважины, разведочные или эксплуатационные (нефть, газ, промышленные воды) или скважины, используемые для закачки промышленных отходов при их недостаточно надежной изоляции от вышележащих водоносных горизонтов.
Химические загрязнения . Самыми главными источниками химического загрязнения грунтовых вод являются различные жидкие стоки, а так же твердые отходы промышленных предприятий. Они содержат в себе самые разнообразные органические и неорганические субстанции. Неподалеку от промышленных бассейнов производств, в результате фильтрации их сточных и технологических вод, в подземных водах могут присутствовать тяжелые и токсичные металлы (железо, цинк, медь, ртуть, цинк, свинец и другие). Химическому загрязнению особенно подвержены грунтовые воды, в которые загрязнения проникают с поверхности почвы через зоны аэрации, а так же при сбросе жидких и твердых загрязнений в поглощающие колодцы и скважины. На территории сельских хозяйств, грунтовые воды загрязняются, главным образом, из-за применения на полях различных химических удобрений и ядохимикатов.
рин . – это повышение температуры подземных вод, которое происходит по ряду причин при пользовании водозабором. Температура воды может повыситься из-за привлечения поверхностных вод (пруда, реки, озера) с более высокой температурой. Это нередко происходит, если рядом с водозабором находится какой-либо водоем, а водоносный горизонт состоит из хорошо проницаемых отложений (галечные породы). Кроме этого, температура в подземных водах может повыситься из-за сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в поглощающие колодцы или скважины.
Радиоактивные загрязнения . Источником радиоактивных загрязнений подземных вод могут быть экспериментальные взрывы водородных, атомных и нейтронных бомб, а так же различные производства, которые осуществляют деятельность, связанную с изготовлением ядерных реакторов, оружия или просто используют в работе радиоактивные вещества. Источником могут быть и атомные электростанции, а так же утечки с предприятий, где производят ядерное топливо. Сюда можно отнести и радиоактивные захоронения. Кроме того, есть и природные источники – урановые руды и другие породы, содержащие естественную радиоактивность.
Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически не пригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может опуститься ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов. Загрязнение пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, не только сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды, но и приводит к необходимости колоссальных затрат на очистку воды, ремонт и реконструкцию очистных сооружений, дополнительных затрат на здравоохранение. Это происходи! на фоне недостаточной изученности и состояния загрязнения, и влияния многих вредных компонентов на здоровье людей и животных, и неразвитости методов исследований многих новых видов загрязнения.
Загрязнение ПВ также вызывает загрязнение окружающей среды. ПВ выносят содержащиеся в них 3В в поверхностные водотоки и водоемы. Хотя привнос ЗВ с подземным стоком значительно меньше привноса ЗВ со сбрасываемыми в поверхностные волы сточными водами, изучение его химического состава представляет большой интерес в случае содержания в ПВ токсичных веществ, поступление которых в реку может оказать негативное влияние на ее биологический режим. Особенно важно учитывать этот процесс в бассейнах малых рек. Над поверхностью загрязненных ГВ формируется техногенное газовое (паровое) облако, вызванное испарением загрязненной жидкости с уровня ГВ. Пар включает наиболее легкие, летучие вещества, содержащиеся в загрязненной воде. Наиболее негативное воздействие оказывают облака газообразных углеводородов, образуемые на поверхности нефтяных и газовых шапок н даже горизонтов.формирующихся на поверхности водоносных горизонтов в районах нефтегазодобычи. расположения подземных газовых хранилищ (ПХГ), нефтепроводов, нефтегазоперерабатываюших заводов, заправочных станций и др. Формирование газового облака над поверхностью загрязненных ПВ это пример обратной связи загрязнения ПВ и его ответного влияния, вызывающего загрязнение окружающей среды (почв и пород зоны аэрации, приземного слоя атмосферы и поверхностных вод, если облако сформировано вбли-зи области разгрузки ПВ).это облако может выйти и на поверхность земли; такие случая фиксируются на территориях ПХГ, где наблюдаются аномальные давления в водоносных горизонтах, способствующие распространению облака с больших глубин до поверхности земли. Для выявления областей распространении газовых облаков и оконтуривания участков загрязнения ПВ используется газовая съемка подпочвенного воздуха.
Охрана подземных вод как комплексная проблема имеет два основных направления: охрану подземных вод как полезного ископаемого на эксплуатирующихся или разведываемых месторождениях подземных вод и охрану подземных вод как одного из основных компонентов природной (окружающей) среды. При наличии в пределах расчетной области влияния эксплуатации существующих или потенциальных источников загрязнения подземных вод прогноз изменения качества подземных вод в обязательном порядке должен учитывать их возможное влияние при эксплуатации. Наличие загрязнения подземных вод (даже если оно и не представляет в настоящее время конкретной опасности) должно устанавливаться по двум основным показателям: появлению в подземных водах (прежде всего в грунтовом водоносном горизонте) компонентов химического состава, наличие которых в естественных условиях нехарактерно для подземных вод рассматриваемого района; наличию участков, в пределах которых содержание "обычных" компонентов химического состава подземных вод, характерных и для естественных условий, резко превышает фоновые значения, установленные для данного района. В этом случае основными задачами исследований являются выявление конкретных очагов (источников) загрязнения, определение состава загрязняющих веществ, оценка скоростей и путей их миграции с последующей организацией на таких объектах систематических наблюдений за изменением состава и качества подземных вод и применением комплекса специальных мер, рассмотренных выше.
10.. Геохимические обстановки и геохимические барьеры. Окислительно-восстановительный потенциал и геохимические барьеры в природных водах.
Геохимические барьеры (Перельман, 1961 год) - участки земной коры, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и как следствие их концентрация.
Разделяют геохимические барьеры на два типа: природные и техногенные. Оба типа подразделяются на физико-химические, биогеохимические и механические. Первый связан с изменениями физико-химической обстановки в водах с различными окислительно-восстановительными и кислотно-щелочными условиями. Механические барьеры образуется там, где резко уменьшается интенсивность механической миграции. Биогеохимические барьеры по сути представляют собой накопление элементов растениями и животными.
Выделяют макро, мезо микробарьеры . Так в дельтах зона смешения пресных речных вод и солёных морских представляет собой макробарьер шириной в сотни и тысячи метров (при длине рек и морских акваторий в тысячи километров). Рудные тела в водоносных горизонтах артезиансих бассейнов имеют ширину в десятки и сотни метров при длине (по падению) водоносных горизонтов в тысячи и десятки тысяч метров (мезобарьеры). К мезобарьерам относятся так же краевые зоны болот, где накапливаются многие элементы, выщелоченные из водоразделов и склонов. Рудные прожилки мощностью в несколько сантиметров и миллиметров относят к микробарьерам.
Явление, которое ныне именуется геохимическим барьером , привлекало внимание исследователей и ранее, в частности при изучении условий образования минералов и руд, при трактовке процессов осаждения элементов из вод. В почвах, илах морей и океанов, корах выветривания, водоносных горизонтов артезианских бассейнов, подземных водах зон разломов и других системах земной коры протекают сходные процессы концентрации элементов. Это и позволило установить общие типы таких процессов, сформулировать понятие о геохимическом барьере, которое мы относим к фундаментальным понятиям геохимии. Главная особенность барьера – резкое изменение условий и концентрация элементов. Это зона где одна геохимическая обстановка сменяется другой.
Между понятием геохимический барьер и геохимическая обстановка имеется глубокая связь уменьшение пространства, занимаемого обстановкой, приводит к переходу количества в качеств, превращение обстановки в барьер (и наоборот).
На геохимических барьерах образуется рудные тела большинства месторождений, понятие о барьерах является одной из методологических основ изучения геохимических аномалий и, следовательно, оно важно для разработки методики геохимических поисков. Изучение барьеров также важно в борьбе с загрязнением окружающей среды, при организации подземного выщелачивания руд, закреплении грунтов в строительстве, при решении других практических задач.
В Земной коре происходит совмещение и комплексирование различных геохимических процессов, в связи с чем выделяются комплексные барьеры, образующиеся в результате наложения двух или нескольких взаимосвязанных геохимических процессов. Выделяются также двусторонние барьеры , которые формируются при движении различных элементов к барьеру с разных сторон. На двустороннем барьере происходит осаждение разнородной ассоциации химических элементов. Различаются так же латеральные барьеры , образующиеся при движении вод в субгоризонтальном направлении, например на границе фаций и радиальные (вертикальные) барьеры, формирующиеся при вертикальной миграции растворов в зонах разломов, корах выветривания и т.д. В зависимости от способа массопереноса различаются диффузионные и инфильтрационные барьеры.
ОВП. Окисление – отдача электронов, восстановление – принятие электронов!!
Показателем окислительно-восстановительного потенциала природных вод является Eh. Величина может быть измерена с помощью потенциометра и измеряется в Вольтах. Может иметь положительные значения при окислительных условиях и отрицательные - при восстановительных. Природная вода имеет окислительно-восстановительный потенциал, так как любая реакция отрыва или присоединения электрона обладает энергетической характеристикой, поэтому одни и те же условия могут быть окислительными и восстановительными. По окислительно-восстановительным условиям различают 3 класса природных вод:
· Окислительные (практически только один окислитель O2, то есть кислородные воды).
Большинство Me способно мигрировать в форме катионов, а восстановителей лишь 2 – органическое вещество и H2S, так что есть воды:
· Восстановительные без сероводорода (глеевые воды), обогащённые органикой, O2 – расходуется полностью на окисление органики, и она ещё остаётся, Fe и Mn подвижны, другие – малоподвижны;
· Восстановительные воды с сероводородом , возникают в водах, богатых сульфатами и населённых сульфатредуцирующими бактериями. Организмы не жизнеспособны. Возникают воды в глубинных слоях морей со слабым водообменном (Чёрное море, в Норвежских фьордах), в подземных водах формируются с загрязнением (в районах нефтепереработки).
Геохимические барьеры образуются между разными типами вод, которые зависят от содержания в воде O2, H2, H2S и других газов. Важную роль играют и Fe2+, Fe3+, S2-, HS-, H+, OH- и другие ионы, а также молекулы органического вещества.
Для типа кислородных вод (с окислительной обстановкой) характерно присутствие в водах свободного кислорода или других сильных окислителей. Многие элементы находятся в высоких степенях окисления – Fe3+, Cu2+, S6+ и т.д. В зоне окисления сульфидных месторождений при pH 1-2 (кислая среда) Fe может быть и в двухвалентной форме. Осадочные горные породы, сформировавшиеся в окислительных условиях обычно имеют красную, бурую и жёлтую окраску. Так как в природных водах могут присутствовать ассоциации окислителей и восстановителей, то показатель окислительной обстановки служит свободный кислород, а если его нет, то трёхвалентное железо
Тип сероводородных (сульфидных) вод характеризуется H2S, HS-, местами S2-. Fe и многие другие металлы часто не мигрируют, так как образуют труднорастворимые сульфиды. Цвет пород – чёрный, серый, зелёный.
Показателем восстановительной среды типа глеевых вод (с восстановительной бессероводородной обстановкой) является CH4 и другие углеводороды, растворённые органические соединения, Fe2+, H2. В глеевой обстановке легко мигрируют многие металлы, часто в форме органических комплексов. Окраска горных пород белая, сизая, зелёная.
При резкой смене восстановительных условий на окислительные возникает окислительный барьер (кислородный и др.). Он возникает и при смене резковосстановительных условий слабовосстановительными или слабоокислительных – резкооксилительными, то есть при резком повышении Eh (окислительно-восстановительного потенциала). Для этого барьера особенно характерно образование минералов гидроксидов Fe и Mn, а также самороднойS. При резком понижении Ehвозникают восстановительные барьеры – сероводородные или сульфидные, и глеевые.
Сероводородные и сульфидные барьеры играют огромную роль в минералообразовании, так как на них концентрируются большое число минералов, главным образом сульфидов (пирит, галенит…), а также некоторые оксиды (настуран и др.) и самородные элементы (Au, Ag, Se и др.). Для глеевого барьера менее характерно минералообразование (сидерит, вивианит, самородныеCu, Au, Se и др.).
Вода – источник жизни. И этот источник под угрозой. Самая актуальная проблема наших дней – загрязнение источников водоснабжения, в том числе подземных. Загрязнение подземных вод происходит при проникновении загрязняющих веществ с поверхности, при гидродинамических и физико-химических процессах, развивающихся в недрах при техногенном воздействии на них. Существуют следующие основные виды источников загрязнения подземных вод:
Промышленные площадки предприятий, связанных с получением или использованием в качестве сырья веществ, способных растворяться и перемещаться с подземными водами.
Места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства. Этот источник загрязнения наиболее характерен для предприятий горнодобывающей, металлургической и химической промышленности (шлако- и шламонакопители, скопления хвостов обогащения руд, пруды-накопители и отстойники сточных вод). В последние годы выявлены случаи крупномасштабного загрязнения подземных вод нефтепродуктами в результате их утечек или преднамеренного слива на нефтебазах и в бензохранилищах.
Места аккумуляции коммунальных и бытовых отходов (свалки, выгребные ямы), не оборудованные в соответствии с современными экологическими требованиями гидроизоляцией и системами сбора, удаления и обезвреживания фильтрующихся и конденсирующихся вод. Загрязнение подземных вод нередко происходит и при размещении кладбищ и могильников, полей орошения, фильтрации и ассенизации на участках, сложенных проницаемыми породами.
Сельскохозяйственные объекты и угодья, где хранятся или применяются удобрения и пестициды, скапливается навоз. Особенно большую опасность для загрязнения подземных вод представляют хранилища пестицидов, в том числе запрещенных к употреблению, а также недействующие скважины на животноводческих фермах. Неумеренное употребление удобрений также усугубляет проблему загрязнения подземных вод
Буровые скважины, нарушающие целостность водоупорных горизонтов. Бесконтрольное бурение скважин для водоснабжения частных домовладений отличается практически полным отсутствием комплекса мероприятий, направленных на разделение и изоляцию водоносных горизонтов.
Последний тип загрязнения подземных вод представляет отдельный интерес для рассмотрения. Скважина, созданная с грубыми нарушениями конструкции и технологии крепления обсадных колонн, представляет прямую угрозу здоровью тех, кто ею пользуется. Загрязненные воды верхних горизонтов проникают в зону забора воды погружным насосом под действием гравитации. Недобросовестные буровые компании, стремясь удешевить конечную стоимость, исключают из технологического процесса строительства скважины самые важные этапы: разделение и изоляцию водоносных горизонтов, используют низкокачественные материалы.
Главное правило – хорошее не может стоить дешево – в полной мере применимо к строительству скважин на воду. Если Вы планируете скважину на своем участке, лучшее построить её на несколько домовладений. Вскладчину можно сделать водозабор по правилам строительства скважин на воду. А регулярность её работы положительно повлияет на дебит и снизит кольматирующие процессы прифильтровой зоны водоносного горизонта. Производительность скважины не зависит линейно от её диаметра. В московской или близлежащих областях из артезианской скважины небольшого диаметра получить воду в количестве 4-6 куб.м. в час не проблема (как правило). Поэтому в скважине воды хватит на несколько домовладений.
Заказчику следует понимать основные принципы строительства скважин на воду:
При выборе места заложения следует руководствоваться требованиями санитарных норм (СанПиН 2.1.4.1175-02) к защищенности от источников загрязнения (выгребных ям, кладбищ, скотомогильников…)
При строительстве, буровая организация обязана произвести разобщение водоносных горизонтов. Дело всё в том, в процессе бурения происходит разрушение водоупорных горизонтов и смешивается вода водоносных горизонтов. После спуска обсадной колонны остается затрубное пространство, в котором перетоки водоносных горизонтов имеют место быть. Для разобщения водоносных горизонтов производится ЗАТРУБНАЯ ЦЕМЕНТАЦИЯ. Более подробно с технологией сооружения скважин можно ознакомиться здесь. В ряду геологоразведочных и гидрогеологических работ любой сложности,
ГП Центр Геотехнологии осуществляет комплекс работ по водоснабжению из подземных источников, как для крупных предприятий, так и для частных заказчиков. Садовые и небольшие участки под индивидуальное строительство могут быть обеспечены природной водой в том числе и из песчаных скважин.
Скважины на безнапорные грунтовые воды обладают производительностью около 10 литров в минуту, что достаточно для бытовых нужд. Условием безотказной подачи воды является регулярная эксплуатация в целях предупреждения заиливания.
Бурение скважин выполняется шнековым или вращательным методом в кратчайшие сроки и обходится по невысокой цене. Для их эксплуатации не требуются оформление разрешительной документации.
Скважины на напорные подземные воды: для большинства потребителей скв?жин вода добывается с глубины от 30 до 300 метров. Она может обеспечить нужды промышленного предприятия, дачного поселка или загородного коттеджа с баней и бассейном.
Для осуществления процесса используется роторное бурение с поэтапным креплением обсадных колонн до вскрытия водоносного слоя. Производство работ требует сложного оборудования, большого количества времени и достаточных финансовых вложений. Для ее эксплуатации требуется лицензирование и регистрация.
Чистая вода необходима человеку для утоления жажды и насыщения организма минералами, использования в хозяйственных и промышленных целях. Правильное бурение скважин на воду способствует обеспечению здоровой жизнедеятельности человека.
Вода необходима для жизни, производственных, сельскохозяйственных и бытовых нужд человека. В развитых странах уровень водопотребления достигает 400-500 л на душу населения в сутки. Во многих странах, в том числе и в ряде регионов России, всё более ощутимой становится нехватка пресной воды. Однако главная причина обострения проблемы водных ресурсов заключается не в увеличении водопотребления, а в загрязнении многих водоисточников.
Загрязнение гидросферы происходит за счёт сброса в водоёмы и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Например, в водоёмы Российской Федерации в 1989 году было сброшено более 30 куб. км сточных вод, из них 27,8% - без очистки, а 60,5% - недостаточно очищенными из-за нестабильной и плохой работы очистных сооружений.
Природные водоёмы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек (коли-индекс - 3). Доказано, что после обеззараживании воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трёх в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Это заставляет с осторожностью оценивать коли-индекс как показатель безопасности питьевой воды в отношении вируса инфекционного гепатита и других вирусов.
Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только её кипячение.
Перечень веществ промышленных сточных вод составляет тысячи наименований. Наиболее часто в них присутствуют растворители, детергенты, тяжёлые металлы, цианиды, минеральные и органические кислоты, азот- и хлор- содержащие вещества, соли, сульфиды, жиры, красители и пигменты, фенольные соединения, дубящие вещества. Многие из них обладают токсическими свойствами.
Особую тревогу вызывает загрязнение питьевых водоисточников отходами сельскохозяйственного производства. Главным образом это сточные воды животноводческих комплексов, смытые талыми и дождевыми водами с полей удобрения, пестициды и гербициды. Типовой комплекс крупного рогатого скота на 10 тыс. голов даёт в виде отходов за сутки такое же количество органических веществ, как город с населением 160 тыс. человек, а свиноводческий комплекс - ещё больше. В сточных водах сельскохозяйственного производства могут присутствовать возбудители различных инфекционных болезней.
В организации хозяйственно-питьевого водоснабжения важную роль играют подземные источники пресной воды. Они, как правило, чище, чем воды поверхностных водоисточников, и более безопастны для питья. Это обусловленно тем, что почва представляет собой эффективную очищающую систему. Загрязнение подземных пресных вод может произойти в результате аварийного разлива нефти и других жидкостей, вымывания растворимых веществ со свалок бытовых и про-мышленных отходов, просачивания сточных вод из шламо- и навозонакопителей. Морская вода - неблагоприятная среда для выжывания болезнетворных микроорганизмов. Однако вблизи береговой линии в районах расположения больших городов в морской воде всё чаще встречаются возбудители инфекционных болезней. И связанно это с загрязнением морских поборежий сточными водами. Современные градостроительные проекты предусматривают в местах сброса сточных вод строительство специальных очистных сооружений. Для защиты источника хозяйственно-питьевого водоснабжения выделяется спецыальная территория, называемая зоной санитарной охраны. На этой территории устанавливается особый режим, значительно ограничивающий возможность загрязнения воды, сниже-ния её качества в месте водозабора, уменьшения дебита водоисточника. Однако санитарно-технических мероприятий, которые проводятся в местах водозабора, а также местах сброса сточных вод, недостаточно для экологической защиты водоёмов.
Очень важно поддерживать способность водоёмов к самоочищению.Одним из процессов самоочищения водоёма является осаждение нерастворяемых веществ. На самоочищение водоёмов оказывают влияние такие факторы, как степень развидения загрязнений, скорость течения, температура воды. Органические вещества в сточных водах постепенно разлагаются под воздействием кислорода. Биологическая потребность водоёма в кислороде (БПК) выражается весовыым количеством растворённого в воде кислорода, расходуемого на процессы био-ло гического разложения органических веществ. Значение БПК колеблется от 1 мг/л для чистых поверхностных вод до 500 мг/л для неочищенных бытовых сточных вод. При истощении ресурсов растворённого кислорода процесс самоцищения водоёма прекращяется и в нём начинают преобладать неблагоприятные анаэробные превращения. Способ-ность водоёма к самоочищению обеспечивается также совокупной деятельностью населяющих их бактерий, водорослей, водных растений, моллюсков. Если температура воды благопреятна для их жизни, то самоочищение водоёма протикает быстрее. Так, в умеренной климатической зоне оно завершается на участке реки в 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере этот процесс растягивается на многие километры, захватывая участок реки протяжённостью до 2 тыс. км. Вода - необходимое условие жизни на Земле. Загрязнение водоёмов различными отходами затрдняет процессы самоочищения, что наряду с нехваткой пресной воды создают угрозу здоровью людей. Загрязнение воды может оказовать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:
возможно попадание в организм химических или радиоактивных веществ в связи с загрязнением питьевого водоисточника сточными водами, а также при аварийных ситуациях.
Cтраница 1
Загрязнение пресных подземных вод происходит практически беспрепятственно как сверху - через зону аэрации, так и снизу - напорными водами из глубоко залегающих водоносных горизонтов. Проникновение загрязненных вод сверху контролируется степенью естественной защищенности подземных вод. Поступление вод снизу обусловлено нарушением естественных водоупорных толщ многочисленными скважинами и искусственно созданными нарушениями сплошности покрышек залежей нефти. Принудительное увеличение пластового давления интенсифицирует проникновение в верхние горизонты рассолов, нефтей, газов через тектонические нарушения и различные по генезису литологические окна.
Значительным источником загрязнения пресных подземных вод могут быть также промысловые сточные воды высокой минерализации. Их количество может достигать 3 м3 на 1 т добываемой нефти. Основной загрязнитель - хлориды, реже сульфаты, натрий, кальций и углеводороды сырых нефтей. Эти же воды при заводнении скважин могут стать загрязнителями пресных (артезианских) горизонтов, проникая через затрубное пространство скважин, а также вследствие восходящих перетоков в вышележащие водоносные горизонты при эжекционном режиме эксплуатации месторождения.
Значительным источником загрязнения пресных подземных вод нефтегазовых и газоконденсатных месторождений являются поверхностные воды, так как часть промысловых сточных вод сбрасывается в поверхностные водоемы и водотоки. Кроме того, компоненты рассматриваемых стоков поступают в водоносные горизонты I подзоны в результате инфильтрации из их накопителей. Промысловые сточные воды представляют собой попутно извлекаемые1 пластовые воды II подзоны техногенного давления на подземную гидросферу. Их количество зависит от геолого-гидрогеологических условий месторождения, темпов и технологии извлечения углеводородов, периода его эксплуатации. Основными загрязняющими компонентами промысловых сточных вод являются хлориды (реже сульфаты), натрий, кальций и углеводороды сырых нефтей.
Сделан окончательный и однозначный вывод о преобладающем (82 - 90 %) загрязнении пресных подземных вод в результате поверхностных разливов высокоминерализованных пластовых вод и нефтепродуктов из-за разгерметизации нефтепромысловых сооружений и коммуникаций. Подготовлена основа для проектирования систем принудительного опреснения загрязненных родников.
Сделан окончательный и однозначный вывод о преобладающем (82 - 90 %) загрязнении пресных подземных вод в результате поверхностных разливов высокоминерализованных пластовых вод и нефтепродуктов из-за разгерметизации нефтепромысловых сооружений и коммуникации. Подготовлена основа для проектирования систем принудительного опреснения загрязненных родников.
Результаты гидрогеологических исследований, проведенных в районах нефтяных месторождений Предуралья, позволяют заключить, что загрязнение пресных подземных вод происходит главным образом сверху, то есть через зону аэрации. Уязвимость верхних эксплуатационных водоносных горизонтов к загрязнению, высокие концентрации в них загрязняющих веществ, большие скорости миграции последних по вертикали и латерали на ряде нефтяных месторождений объясняются высокими фильтрационными свойствами пород зоны аэрации и водо-вмещающих отложений, отсутствием выдержанных надежных водоупо-ров, региональной взаимосвязью водоносных горизонтов путем нисходящих перетоков через глинистые слои. Вследствие этого зона пресных вод на всю мощность (до 250 м) оказывается засоленной в течение нескольких лет с момента поступления загрязняющих веществ.
В настоящей работе вопрос о качестве воды на водозаборе рассматривается прежде всего в связи с природными некондиционными водами, которые в дальнейшем для краткости именуются солеными водами. Однако приводимые решения могут быть использованы и для прогноза качества воды в связи с загрязнением пресных подземных вод, хотя в этом случае могут возникнуть дополнительные вопросы, относящиеся к области физико-химической гидродинамики и требующие специального рассмотрения.
При невозможности продолжения бурения по геолого-технологическим причинам планы консервации и ликвидации также согласуются с аварийно-спасательной службой и Госгортехнадзором. В случае выявления выходов нефти, газа или пластовых вод в районе устья скважин, подлежащих ликвидации, а также загрязнения пресных подземных вод нефтепродуктами принимаются меры по устранению источников загрязнения по дополнительному плану.
Техногенным загрязнением подземных вод считается появление в них вредных примесей в количестве, нарушающем способность среды к самоочищению, что делает эту воду частично или полностью непригодной для использования. Количественной характеристикой загрязнения служат определенные нормы ПДК отдельных компонентов. Загрязнение пресных подземных вод выражается в увеличении их минерализации, повышении содержания нетипичных для них компонентов (хлоридов, сульфатов, кальция, железа и др.), появлении в водах несвойственных им веществ (неорганических и органических), изменении температуры, величины рН, появлении запаха, окраски, микроорганизмов.
Оценка естественной защищенности подземных вод от загрязнения относится к числу важных гидрогеологических задач. В настоящее время процессы техногенного воздействия на подземные воды в Башкортостане превратились из локальных в региональные. В связи с этим угроза загрязнения пресных подземных вод представляет во много раз большую опасность, чем угроза их количественной нехватки. В этих условиях оценка природной защищенности подземных вод от загрязнения представляет не только теоретический, но и большой практический интерес.
Страницы: 1