Природные факторы.

Среди природных факторов, влияющих на проникновение загрязняющих веществ в подземные воды и защищенность последних, важнейшими являются геолого- гидрогеологические условия, к которым можно отнести строение и свойства пород зоны аэрации (мощность, литология, наличие в разрезе слабопроницаемых отложений, фильтрационные свойства, режим влажности); строение горизонта подземных вод (мощность, литология, направление и уклон потока, фильтрационные и миграционные свойства пород, пористость); строение и свойства водоупоров, отделяющих горизонты подземных вод (мощность и литология и их изменчивость по площади, сплошность, наличие литологических «окон» и трещин, фильтрационные и миграционные свойства); соотношение уровней горизонта грунтовых вод и нижележащих водоносных горизонтов; взаимосвязь водоносных горизонтов, в особенности горизонтов грунтовых вод с нижележащим водоносным горизонтом; тектонические условия и неотектоника, с которыми связаны зоны разломов, трещиноватости; развитие карстовых процессов в верхней части разреза в области распространения пресных подземных вод [2].

Значительные запасы пресных подземных вод приурочены к аллювиальным отложениям речных долин. Аллювиальный водоносный горизонт эксплуатируется непосредственно и подпитывает нижележащий эксплуатируемый водоносный горизонт. Так как он гидравлически связан с поверхностными водами, то последние существенно влияют на качество пресных подземных вод, особенно при их эксплуатации. Поэтому важным природным фактором, обусловливающим загрязнение подземных вод в речных долинах, является характер взаимосвязи поверхностных и подземных вод (наличие и вид связи или отсутствие таковой). На условия взаимосвязи поверхностных и подземных вод влияют глубина вреза и ширина русла реки, строение и фильтрационные свойства русловых отложений.

Загрязнение пресных поземных вод нельзя рассматривать вне связи с загрязнением других компонентов окружающей природной среды - поверхностных вод, почвы, атмосферы и атмосферных осадков. Загрязнение каждого из этих компонентов непосредственно влияет на уровень загрязнения подземных вод и имеет первостепенное значение для понимания процессов изменения подземных вод и их генетической взаимосвязи с процессами загрязнения окружающей природной среды в целом.

Условия загрязнения подземных вод, главным образом, грунтовых, существенно зависят то таких природных факторов, как строение рельефа, тип почв, наличие или отсутствие растительного покрова [9].

3.3. Пути поступления загрязняющих веществ в водоносный горизонт.

Можно выделить четыре основных случая поступления загрязнений в водоносный горизонт:

1. поступают сверху с поверхности земли при непосредственной инфильтрации сточных вод из накопителей, с территории предприятий и других объектов, при фильтрации минерализованных вод на орошаемые территориях и т.д. Площадь и интенсивность могут быть при этом различными, характер инфильтрации во времени – постоянный, периодический, одноразовый (случайный).

2. поступают сбоку – при фильтрации загрязненных вод в борта и русла реки, а в паводки – и на площади затопленной поймы и низких террас. Подобные условия загрязнения, как и в предыдущем случае, характерны для грунтовых вод, особенно при малой мощности и значительной проницательности пород зоны аэрации. К этому же типу можно отнести случаи интрузии морских вод в прибрежные водоносные горизонты, уровни воды в которых снижены из - за водоотбора

3. поступают путем вертикального перетока из смежного по разрезу загрязненного водоносного горизонта по стволу дефектной скважины, либо через «гидрогеологическое окно» в разделяющем их водоупорном пласте, либо через разделяющий слабопроницаемый пласт.

4. загрязнения поступают непосредственно при их сборе в поглощающие горные выработки (скважины, колодцы, скважины) в связи с различными технологическими процессами, затрагивающими недра земли, например, при захоронении сточных вод путем их закачки в скважины, при подземной газификации углей, при сомоизливах и перетоках соленых вод и нефти по стволу дефектных скважин и т. п. [9]

Загрязняющие вещества поступают в водоносные горизонты за счет: 1) фильтрации промышленных сточных вод на территории промышленных предприятий и, особенно, на участках поверхностных хранилищ отходов; 2)фильтрации с полей, орошаемых сточными водами, и сельскохозяйственных массивов, обрабатываемых ядохимикатами и удобрениями; 3) проникновение через неликвидированные, заброшенные и дефектные эксплуатационные и наблюдательные скважины; поглощающие скважины и колодцы; 4)боковой и вертикальной фильтрации загрязненных речных вод; 5) инфильтрации загрязненных атмосферных осадков; 6)миграции природных некондиционных подземных вод по ласту и из смежных водоносных горизонтов; 7)подтягивание природных некондиционных поверхностных вод из водоемов, водотоков и морей; 8) вымывание загрязняющих веществ и солей из почвы и пород зоны аэрации; 9) проникновения загрязненных поверхностных вод и отходов через карстовые полости, выемки и «окна», образовавшиеся в результате вскрышных работ, и др.[1]

3.4. Масштабы площадного развития загрязнений подземных вод.

По масштабу площадного развития выделяют локальные и региональные загрязнения подземных вод. Первые вызываются отдельными (точечными) источниками, затрагивая сравнительно небольшие участки водоносного пласта. Региональные загрязнения вызываются действием многочисленных источников, обуславливающих в совокупности их площадной характер.

Локальное загрязнение подземных вод.

Локальные источники загрязнения подземных вод многочисленны и разнообразны по интенсивности, составу загрязнений, характеру их поступления в пласт.

Наиболее неблагоприятные последствия вызывают загрязнения подземных вод при утечке сточных вод из фильтрующих земляных емкостей, используемых для сбора, хранения, испарения жидких и твердых отходов

производства: шламо - и хвостохранилищ, гидрозолоотвалов, прудо - накопителей, отстойников, испарителей и т. п. Сточные воды и отходы здесь загрязнены растворимыми веществами, входящими в состав измельченного сырья, продуктов и отходов производства, а также флотореагентами, используемыми при обогащении руд. На сельскохозяйственных территориях локальными источниками химического и биологического загрязнения являются животноводческие фермы и комплексы, склады удобрений и ядохимикатов, силосные ямы. Локальные участки загрязненных подземных вод возникают также при сбросе сточных вод в поглощающие скважины, размещенные в водоносном горизонте. Довольно часто причиной загрязнения становится переток минерализованных вод по стволу глубоких дефектных скважин, заложенных для добычи нефти, газа, поддержания пластового давления. Возможность загрязнения подземных вод на больших глубинах при подземной газификации угля определяется гидрогеологическими условиями. При открытой и подземной добыче угля загрязнение подземных вод вызывается в основном откачиваемыми минерализованными шахтными водами. На участках размещения отстойников и накопителей происходит непосредственная фильтрация этих вод в водоносный горизонт, создающая локальный участок загрязнения. Сброс шахтных вод в реки - круглогодичный или в паводок – приводит к ухудшению качества воды в прибрежных водозаборах.

Помимо выше названных существуют и другие источники локального загрязнения, например утечки сточных и технологических вод из отдельных цехов промпредприятий и др. [5].

Региональное загрязнение подземных вод.

При региональном загрязнении ухудшение качества подземных вод наблюдается на большой площади, при этом могут быть загрязнены не только верхние, но и нижележащие водоносные горизонты. Можно выделить два основных типа регионального загрязнения подземных вод, различающихся характером источников загрязнения и составом загрязняющих веществ. Первый приурочен к урбанизированным территориям с большой концентрацией городов и промышленных предприятий, второй – к территориям интенсивного сельскохозяйственного производства. Общая черта выделенных типов – множественность отдельных локальных источников загрязнения, в совокупности образующих площадной его характер. Значительные участки загрязненных подземных вод образуются на промышленных площадках при фильтрации из шламо - и хвостохранилищ, отстойников и других земляных емкостей, накапливающих сточные воды и отходы, а также вследствие растворения и выноса солей атмосферными осадками из свалок твердых отходов производства, отвалов руды, пустой породы и др. Сброс в реки неочищенных промышленных и хозяйственно- бытовых сточных вод, а также минерализованных шахтных, дренажных вод – достаточно частое явление на территориях с высокой концентрацией промышленности. Поэтому фильтрация загрязненных речных вод – еще один источник загрязнения водоносных горизонтов и водозаборов на участках, примыкающих к таким рекам. В районах размещения не канализованных населенных пунктов и городов развивается бактериальное загрязнение подземных вод, которое в отдельных случаях может приобрести региональный характер.

На сельскохозяйственных территориях региональное загрязнение подземных вод обычно проявляется в повышении общей минерализации за счет увеличения количества водорастворимых солей. Повышенное содержание в водоносном горизонте нитратов, нитритов и аммония зафиксированы на сельскохозяйственных территориях многих стран. Загрязнение подземных вод на орошаемых сельскохозяйственных территориях особенно опасно, во - первых, из- за площадного характера применения удобрений и ядохимикатов, и, во- вторых, в связи с тем, что подземные воды здесь часто используются многочисленными скважинами децентрализованного водоснабжения, к которым вода быстро привлекается с загрязненных участков [5].

3.5. Вещества, загрязняющие подземные воды.

Основными загрязняющими подземные воды веществами являются: промышленные отходы, нефть и нефтепродукты, бытовые отходы, воды шахтного и рудничного водоотлива, отходы сельского хозяйства, природные некондиционные воды (поверхностные и подземные).

Промышленные отходы.

Подразделяются на твердые и жидкие. Основное значение в загрязнении подземных вод имеют жидкие отходы - промышленные сточные воды, которые отличаются большими расходами и разнообразием состава. В особенности это относится к сточным водам химической промышленности.

Промышленные сточные воды могут быть подразделены на следующие группы: содержащие преимущественно неорганические соединения; содержащие преимущественно органические соединения; содержащие органические и неорганические соединения; содержащие радиоактивные вещества; теплообменные.

К первой группе относятся сточные воды предприятий содовой и калийной промышленности, заводов по производству минеральных удобрений, гальванических цехов и др.; ко второй - предприятий анилинокрасочной промышленности, заводов по производству искусственных материалов и органических удобрений, фармацевтических предприятий, текстильных и др.; к третьей - металлургических предприятий, коксохимических и нефтеперерабатывающих заводов, предприятий целлюлозно- бумажной промышленности и др.; к четвертой - предприятий атомной промышленности; к пятой - энергетических установок и многих промышленных предприятий из перечисленных выше. Для большинства промышленных сточных вод характерны повышенная общая минерализация, интенсивная окраска и запах, исчезающие только после многократного разбавления. Некоторые и них высокотоксичны [6].

Нефть и нефтепродукты.

Загрязнение подземных вод углеводородами нефтяного ряда может быть вызвано сырой и товарной (первичнообработанной) нефтью, нефтепродуктами и углеводородными соединениями, содержащимися в промышленных отходах, промывочных жидкостях и др. К нефтепродуктам относятся бензины, керосины, топливо для воздушно- реактивных двигателей, дизельные и котельные топлива (мазуты), масла, смазки и др. [6].

Наиболее часто загрязнение подземных вод и грунтов вызывается бензинами и керосинами, а также нефтью. Другие виды нефтепродуктов (мазуты, смазки, масла) являются причиной загрязнения гораздо реже, что, очевидно, объясняется их большей вязкостью, которая приводит к их меньшим утечкам и менее значительному распространению [7].

Загрязняющие вещества в сельском хозяйстве.

Загрязнение подземных вод в сельскохозяйственных районах может быть обусловлено: пестицидами; минеральными удобрениями; отходами крупных животноводческих хозяйств; отходами птицефабрик; стоками, образующимися на участках хранения силоса, т.д. К пестицидам относится широкий круг соединений (хлор- , ртуть-, фосфорорганических и др.), различающихся по стойкости (времени распада), растворимости в воде и миграционной способность.[6]

Природные некондиционные воды.

Подразделяются на поверхностные и подземные. Некондиционные воды - это воды, характеризующиеся в естественном состоянии повышенной общей минерализацией (по сравнению с нормами для питьевых вод) или повышенным содержанием отдельных компонентов. Среди загрязнений, вызванных поверхностными некондиционными водами, прежде всего, следует выделить хлоридное, обусловленное главным образом морскими водами в прибрежных районах, а также соленными речными и озерными - в аридных зонах.

Могут быть и другие подразделения загрязняющих веществ. Так, выделяют консервативные (хлор, кальций, соли металлов и др.) и неконсервативные (главным образом, органические соединения) загрязняющие вещества (поллютанты); наиболее токсичными из них являются сера, ртуть, хлорорганические пестициды, фенолы и некоторые другие. [6]