Рассмотрены основные пути загрязнения грунтовых вод. Выявлены основные поллютанты грунтовых вод, установлена их токсичность и эффекты, которые они создают в районе воздействия. Выделены виды источников загрязнения грунтовых вод.
Ключевые слова: загрязнение, грунтовые воды, токсичность, поллютанты, источники загрязнения грунтовых вод.
Под воздействием техногенных факторов может происходить интенсивное локальное изменение гидрохимического состояния подземных вод, что выражается в их загрязнении. В наибольшей степени подвержены загрязнению грунтовые воды и подземные воды первых от поверхности напорных горизонтов.
Выполняя свое предназначение в природе, водная среда одновременно является непосредственным функциональным элементом хозяйственных механизмов инфраструктуры городской жилищно-коммунальной службы, сельского, лесного и рыбного хозяйств, транспорта, промышленности и др. Особое значение водоснабжение выполняет в удовлетворении потребностей нормального жизнеобеспечения населения.
Грунтовые воды являются фундаментальным сегментом водных ресурсов Земли, они составляют около 25 % общего объёма пресной воды планеты, в то время как поверхностные воды, хранящиеся в реках, озерах и почвенной влаге, — менее 1 %. Грунтовые и поверхностные воды часто тесно взаимосвязаны, поэтому, когда поверхностные воды загрязняются, грунтовые воды также могут быть подвержены загрязнению.
На территории России по состоянию на 01.01.2017 г. (последние данные) выявлено 5929 участков загрязнения подземных вод, в том числе 3439 участка связаны с загрязнением подземных вод на водозаборах питьевого и хозяйственно-бытового назначения.
Основными загрязняющими подземные воды веществами являются соединения азота. Нитраты, нитриты, аммиак или аммоний выявлены на 2701 участке. На втором месте нефтепродукты — выявлены на 1460 участках. Сульфаты и хлориды определены на 765 участках, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма) выявлены на 473 участках, фенолы — на 399 участках. Для 4443 участков (75 %) интенсивность загрязнения подземных вод составляет 1–10 ПДК, на 1111 участках (19 %) изменяется в пределах 10–100 ПДК, на 375 участках (6 %) превышает 100 ПДК [1].
Под воздействием техногенных факторов происходит локальное изменение гидрохимического состояния подземных вод, выражающееся в их загрязнении. Источниками локального радиоактивного загрязнения подземных вод являются предприятия ядерно-топливного цикла (горно-химические, радиохимические и гидрометаллургические комбинаты), места переработки и захоронения ядерных отходов и др.
В апреле 2016 года Министерство водных ресурсов Китая опубликовало сообщение о том, что более 80 % подземных вод загрязнено, скорее всего, из-за промышленного фактора. Кроме того, в нескольких научных исследованиях указывалось антропогенную деятельность в качестве основной угрозы снижения качества и доступности грунтовых вод [4].
Загрязнение грунтовых вод в результате деятельности человека может быть связано с утилизацией отходов (частные системы очистки сточных вод, захоронение твердых бытовых отходов, муниципальные сточные воды, сточные воды, разбрасывание шлама, удаление солевых растворов после нефтяного промысла, отходы шахт, глубокое захоронение жидких отходов, отходы корма для животных, радиоактивные отходы) или может не иметь прямого отношения к удалению отходов (несчастные случаи, некоторые виды сельскохозяйственной деятельности, добыча полезных ископаемых, автомобильная очистка, кислотные дожди, неправильное строительство и содержание скважин, дорожная соль).
Наибольшую обеспокоенность в плане загрязнения грунтовых вод вызывают органические соединения, большое количество которых производится и используется в промышленности, сельском хозяйстве и муниципалитетах. Органические соединения можно найти в таких продуктах, как топливные масла, бензин, растворители, краски и хладагенты. Когда летучие органические соединения проливаются, их часть растворяется в воздухе, а другая часть проникает в землю и может привести к загрязнению грунтовых вод. Воздействие этих антропогенных соединений может увеличить риск развития рака у людей.
Источники загрязнения грунтовых вод можно разделить на несколько видов: естественные, сельское хозяйство, промышленность, домашние хозяйства.
Подземные воды содержат некоторые примеси, даже если на них не влияет деятельность человека. Типы и концентрации природных примесей зависят от характера геологического материала, через который движутся грунтовые воды, и качества водной подпитки. Грунтовые воды, движущиеся через осадочные породы и почвы, могут собирать широкий спектр соединений, таких как магний, кальций и хлориды. Некоторые водоносные горизонты имеют высокую естественную концентрацию растворенных компонентов, таких как мышьяк, бор и селен. Влияние этих естественных источников загрязнения на качество грунтовых вод зависит от типа загрязнителя и его концентраций.
Основными сельскохозяйственными источниками загрязнения грунтовых вод являются пестициды, удобрения, гербициды и отходы животноводства. Источники сельскохозяйственного загрязнения разнообразны и многочисленны: разлив удобрений и пестицидов во время обработки, сток от погрузки и промывки пестицидных опрыскивателей или другого оборудования для нанесения, при использовании химикатов в горах. Многие фермеры считают, что сельскохозяйственные земли, которые не имеют достаточного дренажа, не приносят должного дохода. Поэтому с целью повысить продуктивность земли, они устанавливают дренажные плитки или дренажные колодцы. В результате дренажная скважина служит в качестве прямого трубопровода, по которому сельскохозяйственные отходы смываются стоком в грунтовые воды.
Загрязнение возникает также вследствие хранения сельскохозяйственных химикатов вблизи каналов к грунтовым водам, таким как открытые и заброшенные скважины, раковинные отверстия или поверхностные впадины, в которых, вероятно, накапливается вода. Также к загрязнению приводит хранение опасных химических веществ на незакрытых участках, незащищенных от ветра и дождя, или в местах, где подземные воды вытекают от направления хранения химического вещества в скважину.
Проблема нитратного загрязнения воды возникла в результате загрязнения почв токсичными веществами из-за нерационального использования минеральных и органических и удобрений, химических средств защиты растений и нарушения правил гигиены и санитарии в местах жизнедеятельности человека. До последнего времени считалось, что основным загрязнителем окружающей среды является промышленность, а также сельскохозяйственное производство (более безопасная отрасль). Однако оказалось, что немалая доля загрязнения поверхностных вод приходится и на сельское хозяйство, которое, в свою очередь, растет за счёт химизации растениеводства [3].
Постоянное наращивание объемов применения пестицидов, минеральных и органических удобрений, стимуляторов роста и других агрохимикатов сельскохозяйственными предприятиями может привести к увеличению загрязнения нитратами вод сельскохозяйственного назначения. Сложность проблемы заключается в том, что нитраты — основной источник азотного питания растения, и в то же время избыток этих соединений приводит к тяжелым экологическим последствиям, которые влияют на здоровье людей и животных. Основная опасность поступления нитратов в организм человека связана с возникновением метагемоглобинанемии (гемоглобин теряет способность переносить кислород), канцерогенными новообразованиями, иммунодепрессивным действием, а также снижением резистенции организма к воздействию мутагенных и канцерогенных агентов.
Производственные и обслуживающие отрасли испытывают большой спрос на охлаждающую воду, воду для обработки и очистку. Загрязнение грунтовых вод происходит, когда используемая вода возвращается в гидрологический цикл.
Современная экономическая деятельность требует транспортировки и хранения материалов, используемых в производстве, переработке и строительстве. Попутно часть этого материала может быть потеряна при утечке или неправильном обращении. Утилизация отходов, связанных с вышеуказанными видами деятельности, способствует ещё одному источнику загрязнения подземных вод. Некоторые предприятия, обычно без доступа к канализационным системам, полагаются на мелкие подземные захоронения. Они используют выгребные ямы или сухие отверстия, или отправляют сточные воды в септики. Любая из этих форм утилизации может привести к загрязнению подземных источников питьевой воды. Из сухих отверстий и выгребных ям отходы поступают непосредственно в землю. Септические системы не могут обрабатывать промышленные отходы. Особое беспокойство вызывают методы утилизации сточных вод определённых типов предприятий, таких как автосервисы, химчистки, электрические компоненты или производители машин, фотопроцессоров и металлических пластин, поскольку отходы, которые они генерируют, могут содержать токсичные химические вещества.
Другие промышленные источники загрязнения включают очистку резервуаров-хранилищ или распылительное оборудование на открытом грунте, удаление отходов в септических системах или сухих скважинах и хранение опасных материалов в незакрытых районах или в районах, где нет прокладок с дренажами или водосборными бассейнами. Подземные и надземные резервуары хранения, содержащие нефтепродукты, кислоты, растворители и химические вещества, могут создавать утечки из-за коррозии, дефектов, неправильной установки или механического разрушения труб и фитингов. Добыча топливных и нетопливных минералов может создать множество возможностей для загрязнения подземных вод [2].
Сточные воды домашних хозяйств могут быть источником многих категорий загрязнителей, включая бактерии, вирусы, нитраты из отходов человека и органические соединения. Инъекционные скважины, используемые для утилизации бытовых сточных вод (септические системы, выгребные ямы, дренажные колодцы для стока ливневых вод, скважины для подпитки подземных вод), представляют особый интерес для качества подземных вод, если они расположены вблизи колодцев с питьевой водой. Неправильное хранение или удаление бытовых химикатов, таких как краски, синтетические моющие средства, растворители, масла, лекарства, дезинфицирующие средства, химикаты для бассейна, пестициды, батареи, бензин и дизельное топливо, могут привести к загрязнению грунтовых вод. Выброшенные в хозяйственный мусор продукты в конечном итоге будут транспортированы в грунтовые воды. Точно так же отходы, сбрасываемые или захороненные в грунте, могут загрязнять почву и выщелачиваться в грунтовых водах. Миграционные потоки загрязняющих веществ от свалки, особенно на прилегающих территориях, создают экологическую опасность грунтовых вод.
Таким образом, загрязнение грунтовых вод представляет собой большую опасность, так как оно обладает способностью относительно быстро распространяться далеко за пределы первоначального очага загрязнения и проникать в поверхностные водоемы, водотоки, тесно связанные с грунтовыми водами, а также к водозаборным сооружениям, эксплуатирующим подземные воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Данные об отравлении и загрязнениях водоносных горизонтов, поверхностных стоков, бассейнов рек и акваторий морей убедительно свидетельствуют об остроте проблемы. Качество воды влияет на состояние различных реципиентов (животный мир, растительность, почвы, сельское, лесное и рыбное хозяйства, транспорт, промышленное производство, жилищно-коммунальная служба и т. д.).
Современный подход к решению водохозяйственных задач отличается обязательным учетом экологических требований. Принципиальность подобной концепции требует глубоких знаний характера и степени взаимодействия природных и хозяйственных факторов.
Литература:
- Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году». — М.: Минприроды России; НИА-Природа. — 2017. — 760 с.
- Бракоренко Н. Н., Пасечник Е. Ю. Загрязнение грунтовых вод городских территорий нефтепродуктами (на примере города Томска) // Экология урбанизированных территорий. — № 3, 2015. — С. 50–55.
- Димакова Н. А., Шарапов Р. В. Проблема загрязнения подземных вод // Современные наукоёмкие технологии. — № 2, 2013. — С. 79–82.
- China says more than half of its groundwater is polluted. https://www.theguardian.com/environment/2014/apr/23/china-half-groundwater-polluted
