Очистка грунтовых вод, загрязненных промышленным предприятием

--PAGE_BREAK--ПРОБЛЕМЫ г. МОСКВЫ. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ.
Эколого-гидрогеологические проблемы использования подземных вод для водоснабжения г. Москвы

В качестве примера предполагаемого крупного отбора под­земных вод и связанных с этим природоохранных ограничений рассмотрим проблемы водоснабжения г. Москвы.

Питьевое водоснабжение большинства небольших городов с населением менее 100 тыс. человек в каждом почти полностью основано на подземных водах. Третья часть крупных городов с населением свыше 250 тыс. человек, использует для питьевого водоснабжения исключительно подземные воды, и еще треть -подземные и поверхностные воды совместно. Однако водоснаб­жение крупнейших городов России и прежде всего таких мно­гомиллионных городов как Москва и Санкт-Петербург основа­но почти полностью на поверхностных водах.

До настоящего времени Москва остается одним из немно­гих крупных городов России, практически не использующих для питьевого водоснабжения подземные воды. Выход из строя во­дозаборов в связи с возможными аварийными ситуациями при­водит к загрязнению поверхностных вод. Поэтому использова­ние защищенных от загрязнения пресных подземных вод напор­ных водоносных горизонтов должно повысить надежность системы хозяйственно-питьевого водоснабжения города.

Состав и свойства подземных вод изучены в пределах Мос­ковского региона до глубин, составляющих примерно 1500 м. Пресные подземные воды с минерализацией до 1 г/л распрост­ранены до глубин в среднем 250-300 м, в отдельных районах до глубин всего 80-100 м. В настоящее время сеть скважин включает около 1100 наблюда­тельных скважин.

Геолого-гидрогеологический разрез территории Москов­ской области представлен двумя гидрогеологическими эта­жами: нижним, сложенным преимущественно известняками ка­менноугольного возраста, и вышележащими рыхлыми песчано-глинистыми отложениями мелового и четвертичного возраста. Эти водоносные толщи разделены регионально выдержанным водоупором юрских глин мощностью от 8-10 до 30-40 м, кото­рые в долинах рек часто размыты.

            Примерно 80% водоотбора подземных вод осуществляется городскими водозаборами, в зонах расположения которых в последние го­ды ухудшилась экологическая обстановка. Эти водозаборы, особенно расположенные в г. Москве и ближайших его окрест­ностях, работают в условиях постоянного риска загрязнения.

            Для решения проблемы более широкого использования пре­сных подземных вод хорошего качества в течение нескольких лет были разведаны 4 крупных месторождения подземных вод, находящихся в радиусе примерно 100—120 км от города. Общий отбор подземных вод в объединенной системе водоснабжения из новых четырех крупных водозаборов предусмотрен в количе­стве 2,7 млн. м3/сут. При этом общий отбор подземных вод на территории Московского региона не должен превышать вели­чины их естественных ресурсов (питания), которые оценены в 8,7 млн. м7сут.

При распределении эксплуатационных запасов подземных вод между Москвой и Московской областью приоритет отдан городам Московской области. Потребность области в воде со­ставляет 5 млн. м3/сут. Ее планируется удовлетворить как за счет подземных вод месторождений, не включенных в объединен­ную систему (3,8 млн. м3/сут), так и месторождений, входящих в эту систему (1,1 млн. м3/сут). Предусматривается, что только после удовлетворения перспективной потребности в подземной воде питьевого качества городов Московской области возмож­но их использование для водоснабжения самого г. Москвы.

            Известно, что требованиями Государственного стандарта России «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита си­стемы хозяйственно-питьевого водоснабжения», установлено, что водоснабжение средних и крупных городов должно быть основано на не менее, чем двух независимых источниках во­доснабжения.

Одним из таких источников должны быть подземные воды, минимальная доля которых в водоснабжении города должна быть достаточной, чтобы иметь возможность обеспечивать беспере­бойную подачу питьевой воды населению при отключении по­верхностных водоисточников в период их аварийного загрязне­ния. «Генеральной схемой...» предусматривалось комплексное решение двух важных проблем: водообеспечение подземной водой питьевого качества ряда городов и населенных пунктов Мос­ковской области и создание автономного источника резервного водоснабжения столицы на случай непредвиденных природно-техногенных катастроф, исключающих возможность использо­вания подземных вод.

            В «Схеме...» обосновывается возможность использования подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения на­селения Московского региона. «Схемой...» предусматривается создание объединенной системы водоснабжения, состоящей из четырех систем водозаборов подземных вод (Северной, Юж­ной, Восточной и Западной) с общим отбором подземных вод 2,7 млн. м3/сут (соответственно 860,1200,500 и 140 тыс. м3/сут). При разработке «Схемы...» авторы исходили из следующих ос­новных принципиальных соображений:

-    интенсификация использования подземных вод в Москов­ском регионе является единственным, практически не имеющим альтернатив способом повышения надежности водоснабжения столицы России и близлежащих районов;

-    общий отбор подземных вод на территории Московского региона не должен превышать величину их естественных ресур­сов, иными словами, не должен быть больше величины их ежегод­ного естественного восполнения (за многолетний период):

-    в первую очередь должна быть удовлетворена потребность в воде питьевого качества городов Московской области (около 5 млн. м3/сут). Ее планируется удовлетворить как за счет уже существующих разведанных и эксплуатируемых месторождений подземных вод области, не включенных в объединенную систе­му (3,8 Млн. м3/сут), так и новых месторождений на указанных 4-х участках, включенных в эту систему (1,1 млн. м3/сут);

-    на водоснабжение самого города Москвы будет использо­ваться только часть запасов подземных вод, которая остается после удовлетворения потребностей в воде Московской обла­сти (1,6 млн. м3/сут).

В процессе оценки перспективных возможностей интенси­фикации использования подземных вод с помощью математи­ческих моделей изучалось взаимодействие между существую­щими и проектными водозаборами.

Предлагаемые к использованию 2,7 млн. м3/сут подземных вод рекомендовалось распределить между отдельными систем­ами следующим образом: Северная система — 0,8, Южная си­стема — 1,2, Восточная система — 0,56 и Западная система -0,14 млн. м3/сут.

Как указывалось выше, первоначально предполагалось, что производительность водозаборов, входящих в объединенную систему водоснабжения, составит около 2,7 млн. м3/сут, из ко­торых 1,6 млн. м3/сут планировалось подавать в Москву. Одна­ко, в последнее время установлено, что дополнительная вода городу не нужна, что вызвано прежде всего осуществляемыми и планируемыми мероприятиями по экономии воды и уменьше­нию общей потребности в воде в силу ряда причин экономичес­кого характера.

            Поэтому подача подземных вод в Москву в пе­риоды интенсивного загрязнения поверхностных вод может быть ограничена 1,0 млн. м3/сут (исходя из нормы 100-200 л/сут на 1 человека при численности населения г. Москвы в 8,5 млн. че­ловек).

В настоящее время в качестве первоочередного освоения выбрана южная группа месторождений, основанная на исполь­зовании подземных вод каменноугольных водоносных горизон­тов в долине р. Оки (район г. Серпухова).

Качество подземных вод на участках, включенных в объеди­ненную систему, в целом соответствует нормам для питьевых вод, установленным в России, за исключением повышенного содержания железа и марганца. Кроме того, на Южной системе отмечается пониженное содержание фтора. Месторождения Северной и Восточной систем надежно защищены от возмож­ного загрязнения, а месторождения Южной и Западной систем являются слабо защищенными. Выполненные специальные гид­родинамические расчеты показывают, что качество подземных вод при эксплуатации изменится незначительно и это не приве­дет к невозможности их использования для питьевого водоснаб­жения.

При разработке «Генеральной схемы объединенной системы водоснабжения г. Москвы й Московской области с использова­нием подземных источников» значительное внимание уделялось прогнозу возможных экологических последствий интенсифика­ции использования подземных вод. В частности, анализирова­лось влияние снижения уровня в верхнем водоносном горизон­те на состояние растительности, ландшафтов, прогнозировалось возможное изменение речного стока (особенно стока малых рек), опасность загрязнения эксплуатируемых водоносных горизон­тов за счет миграции загрязнителей при изменении гидродина­мических условий взаимодействия подземных и поверхностных вод и отдельных водоносных горизонтов между собой. При этом авторы «Схемы...» правильно подчеркивают, что при прогнозе возможного влияния отбора подземных вод на окружающую сре­ду первостепенное значение имеет анализ опыта эксплуатации действующих водозаборов подземных вод. Как уже отмечалось, многолетняя эксплуатация подземных вод, вызывающая сниже­ние уровней подземных вод в каменноугольных водоносных горизонтах на многие десятки метров, не привела к заметным и опасным негативным экологическим последствиям, за ис­ключением уменьшения меженного стока рек на отдельных уча­стках.

Влияние эксплуатации подземных вод на сток малых рек про­является двояко: иногда на некоторых реках возникают участки, где поверхностный сток уменьшается (Москва в верховьях, Ис­тра в среднем течении, Пахра, Нерская, Нора и некоторые дру­гие) за счет питания рекой грунтовых водоносных горизонтов й сокращения подземного стока в реки. В других случаях за счет сброса в реки очищенных отработанных вод, различных стоков, речной сток по сравнению с естественным увеличивается (реки Воря, Торгоша, Пажа). Характерной в этом отношении являет­ся р. Клязьма, сток которой выше Ногинска уменьшился по срав­нению с естественным, а ниже Ногинска и Электростали — уве­личился.

Математическое моделирование, проведенное с учетом се­зонного регулирования питания грунтовых водоносных го­ризонтов, показало, что «ущерб» меженному стоку малых рек составит около 10% в год средней водности и 17-18% в год вод­ности 95% обеспеченности. На отдельных участках рек, где ме­женный сток рек 95% обеспеченности уменьшится более, чем на 25-30%, потребуется осуществление специальных меропри­ятий, таких как устройство русловых запруд, подпитывание ма­лых рек в экстремальных ситуациях подземными водами и др.

Следует отметить, что проблема интенсификации использо­вания подземных вод в Московском регионе вызвала небыва­лый интерес и прежде всего значительное беспокойство у насе­ления и ряда ученых, в частности Пущинского научного центра. Еще ни разу в бывшем Советском Союзе специалисты и просто жители какого-либо региона не обсуждали столь активно эколо­гические проблемы использования подземных вод. Можно на­звать две основные причины этого:

-    впервые в России планируется столь крупный отбор под­земных вод для решения проблемы питьевого водоснабжения такого большого города, как Москва;

-    в последние годы наблюдается повышенный интерес насе­ления к экологическим проблемам природопользования, в том числе к опасности крупномасштабного использования подзем­ных вод.

Предварительный вывод авторов проекта, основанный на анализе существующего опыта эксплуатации, о незначительном влиянии водоотбора на уровень подземных вод первого от по­ верхности водоносного горизонта и, тем самым, на раститель­ный мир, в целом является достаточно обоснованным. Однако этот оптимистический вывод, имеющий важное практическое значение для экологии региона, должен быть подкреплен и бо­лее обоснован дальнейшими опытными и экспериментальными исследованиями. В связи с этим одним из важнейших направле­ний дальнейших работ по повышению эффективности исполь­зования подземных вод для водообеспечения Московского ре­гиона является создание комплексного мониторинга окружаю­щей среды, включающего подземные воды. Необходимо также провести специальные опытно-фильтрационные эксперимен­тальные работы на опытных полигонах, позволяющие в натур­ных условиях смоделировать возможное влияние отбора под­земных вод на экосистемы бассейнов малых рек. Проведение исследований в рамках такого мониторинга позволит опреде­лить необходимость, состав и содержание компенсационных мероприятий по минимизации возможного негативного влия­ния крупного отбора подземных вод на сток малых рек, состоя­ние растительности, возникновение или усиление карстово-суффозионных процессов, качество отбираемой подземной воды. Кроме того, результаты таких работ позволят разработать науч­но-обоснованные методические рекомендации по региональной оценке экологических последствий влияния отбора подземных вод на окружающую среду, которые можно будет использовать при решении аналогичных проблем в других регионах.


    продолжение
--PAGE_BREAK--КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Для оценки качества воды применяют физические, химические, бактериологи­ческие и технологические методы анали­за. При учете динамики состава воды в источниках водоснабжения важно, чтобы данные анализа совпадали с биологиче­скими показателями и отражали качество именно той воды, которая будет посту­пать в водозабор и направляться на обра­ботку. Поэтому выбор источника водо­снабжения и отбор проб из него следует проводить в строгом соответствии с ГОСТом.

Характеристика физических показателей качества воды

При оценке качества воды источника необходимо знать ее физические показа­тели (температуру, запах, вкус, мут­ность и цветность).

Температураводы.

Температура природных вод зависит от их происхож­дения. Воды подземных источников отли­чаются постоянством температуры, при­чем с увеличением глубины залегания водсезонные колебания температурыуменьшаются.   Наоборот, температура вод открытыхводоемов (рек, прудов, водохранилищ) претерпевает значитель­ные изменения, связанные с нагреванием и остыванием водоемов. Помимо сезонных изменений на температуру воды в отдельных местах открытых водоемов влияет поступление в них подземных вод, а также тепловых выбросов промышленности. Оптимальная температура  воды,  используемой для питья, составляет 7—11 °С.

Прозрачностьили мут­ность воды.

Природные воды, осо­бенно поверхностные, почти никогда не бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных частиц глины, песка, ила, водорослей и других веществ минераль­ного или органического происхождения.

Причиной мутности речных и озерных вод могут быть составные части почв и горных пород, вымываемые реками из своего русла, а также талые воды и лив­невый смыв, т. е. твердые осадки, смы­ваемые дождями с почвы лесов, полей, лугов и улиц населенных пунктов. Лив­невый смыв в период сильных дождей повышает мутность воды в несколько раз. В больших водоемах помутнение воды происходит за счет взмучивания осадков со дна вследствие волнения в ветреную погоду, в результате массового развития одноклеточных водорослей и по другим причинам.

Мутность воды в реках в различные времена года значительно изменяется, причем обычно она резко возрастает вес­ной в период половодья. Наименьшая мутность наблюдается в зимнее время, когда реки покрыты льдом.

Количественное определение взвешен­ных веществ в воде весовым способом за­нимает много времени, и в практике чаще применяются методы косвенной оценки: установление прозрачности или мутно­сти воды. При содержании взве­шенных веществ менее 3 иг/л определяют не прозрачность, а мутность воды (поня­тие, обратное прозрачности), сравнивая испытуемую воду со стандартными суспензиями. Согласно ГОСТ 3351—74 мутность воды определяется фотометри­ческим способом и выражается в милли­граммах на 1 л.
    Цветностьводы.

        Чистая во­да, взятая в малом объеме, бесцветна. В толстом слое она имеет голубовато-зеленый оттенок. Другие оттенки свиде­тельствуют о наличии в ней различ­ных растворенных и взвешенных при­месей. Для выяснения природы цвет­ной воды необходимо в каждом кон­кретном случае установить  причину, вызвавшую появление того или иного цвета.

         Изменение цветности воды в основном обусловливают органические соедине­ния, которые в природных водах весьма разнообразны. Некоторые из них вхо­дят в состав организмов, населяющих воду, а часть является продуктами их жизнедеятельности или распада. В при­родной воде установлено присутствие гумусовых и дубильных веществ, белково- и углеводоподобных соединений, жи­ров, органических кислот и витаминов. Иногда источником окрашенных органических соединений в водоемах слу­жат промышленные и бытовые сточные воды. Коллоидные железистые соедине­ния придают воде оттенки от желтоватых до зеленых.

Цветность воды выражается в градусах и определяется фотометрически — путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет при­родной воды.

Вкуси запах воды.

Разли­чают четыре вкуса природной воды: соле­ный, горький, сладкий и кислый. При. родные воды, используемые для водоснабжения, могут обладать соленым или горьким вкусом, что связано с присутствием   избытка   растворенных   солей.

        В частности, избыток MgS04 вызывает горькийвкус, избытокNaCl— соленый. Кислый вкус имеют минеральные воды при избытке растворенной углекислоты.
            Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами. Так, соли же-леза (II)и марганца придают воде чер­нильный илижелезистый привкус, CaS04 — вяжущий.
Интенсивность вкуса и привкуса определяется органолептически при 20 °С и оценивается по пятибалльной сис­теме.

Запахи воды бывают естественного и искусственного происхождения. Причи­ной запахов естественного происхожде­ния могут быть химический состав при­месей воды, живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки, специфические соединения, вы­деляемые некоторыми водорослями и микроорганизмами. К этим за­пахам относятся следующие: аромати­ческий, болотный, гнилостный, древес­ный, землистый, запах плесени, рыбный, травянистый, неопределенный, а также запах сероводорода, часто обусловливае­мый присутствием последнего в воде.

Наличие в воде запахов естественного происхождения периодически наблю­дается в реках и каналах. В водохрани­лищах запахи часто появляются в период массового развития водорослей, во вре­мя так называемого цветения воды.

Вещества, обусловливающие запахи естественного происхождения, являются сложными смесями ароматических угле­водородов и кислородсодержащих соеди­нений (спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры). Они летучи, раз­рушаются сильными окислителями и хо­рошо поглощаются активированным уг­лем. Запахи искусственного проис­хождения, вызываемые примесями про­мышленных сточных вод, называются по соответствующим веществам: феноль-ный, хлорфенольный, нефтяной и т. д.

Характеристика химических показателей качества воды

Химический анализ природной воды имеет решающее значение в практике во­доснабжения. Результаты анализа позво­ляют установить пригодность источника для питьевого и технического водоснаб­жения, наличие в воде вредных для ор­ганизма загрязнений или соединений, способствующих ее коррозийной актив­ности, вспениванию, образованию наки­пи и т. д.

        На основании сопоставления результа­тов анализа природной воды с требова­ниями, предъявляемыми к ней потреби­телем, можно судить о том, каким про­цессамочистки следуетподвергнуть эту воду для улучшения тех или иных пока­зателей ее качества.

        К химическим определениям относятся установление активной реакции воды, окисляемости, азотсодержащих веществ, растворенных в воде газов, плотного ос­татка и потерь при прокаливании, жест­кости и щелочности, а также хлоридов, сульфатов, железа, марганца и других элементов.

        Активная реакция воды, т. е. степень ее кислотности или щелочности, опреде­ляется концентрацией водородных ионов, точнее, их активностью.

        Активность представляет собой эффектив­ную концентрацию вещества, учитывающую взаимодействие его ионов или молекул друг с другом, а также с молекулами растворителя.

        Окисляемость воды. Наличие в при­родных водах органических и некоторых легкоокисляющихся неорганических примесей (сероводорода, сульфитов, же­леза (II) и др.) обусловливает опреде­ленную величину окисляемости воды. В связи с тем что окисляемость поверх­ностных вод объясняется главным обра­зом наличием органических веществ, установление окисляемости, т. е. коли­чества кислорода, необходимого для окисления примесей в данном объеме зоды, является одним из косвенных ме­тодов определения органических веществ в воде.

Окисляемость природных, особенно по­верхностных, вод не является постоян­ной величиной. Изменение химической характеристик, поступающих в воду веществ меняет величину ее окисляемо­сти. Повышенная окисляемость воды сви­детельствует о загрязнении источника и требует применения соответствующих ме­роприятий по его охране при использова­нии для водоснабжения. Внезапное повы­шение окисляемости воды служит при­знаком загрязнения ее бытовыми сточны­ми водами, поэтому величина окисляе­мости — важная гигиеническая характе­ристика воды.

Окисляемость определяют обработкой исследуемой воды марганцевокислым ка­лием (пермангнатная окисляемость).

Определение окисля­емости является не только способом уста­новления концентрации органических ве­ществ, но в сочетании с другими показа­телями, например с цветностью, может служить и методом определения их про­исхождения.

Азотсодержащие вещества (ионы ам­мония, нитритные и нитратные ионы) образуются в воде в результате разложе­ния белковых соединений, попадающих в нее почти всегда со сточными бытовыми водами, сточными водами коксобензоль-ных, азотнотуковых и других заводов. Белковые вещества под действием мик­роорганизмов подвергаются распаду, ко­нечный продукт которого — аммиак. Наличие последнего свидетельствует о загрязнении воды сточными водами.

Сухой остаток и потеря при прокали­вании. О количестве солей, содержащих­ся в природных водах, можно судить по величине сухого остатка и потере массы при прокаливании. Сухой остаток, обра­зующийся при выпаривании определен­ного объема воды, предварительно про­фильтрованной через бумажный фильтр, состоит из минеральных солей и нелету­чих органических соединений. Органи­ческая часть сухого остатка воды опреде­ляется потерей его при прокаливании.

Наличие в воде большого количества сульфатов нежелательно, так как суль­фат натрия, например, нарушает деятель­ность желудочно-кишечного тракта, а сульфаты кальция и магния повышают некарбонатную жесткость воды.

Сульфаты и хлориды в определенных концентрациях являются причиной кор­розийной активности (агрессивности) во­ды.

Воды, содержащие большое количество сульфатов, оказывают разрушающее действие на бетонные конструкции.

Щелочность воды. Под общей щелоч­ностью воды подразумевается сумма со­держащихся в воде гидроксильных ионов (ОН) и анионов слабых кислот, напри­мер угольной (ионов НСОз, СОз). По­скольку в большинстве природных вод преобладают углекислые соединения, различают обычно лишь гидрокарбонат­нуюи карбонатнующелочность. При некоторых приемах обработки воды и при рН ее выше 8,5 возникает гидратная щелочность.

Щелочные металлы. Изионов щелоч­ных металлов в воде наиболее распрост­ранены Naи К, попадающие в воду в результате растворения коренных по­род. Основным источником натрия в при­родных водах являются залежи пова­ренной соли. В природных водах натрия содержится больше, чем калия. Это объ­ясняется лучшим поглощением послед­него почвами, а также большим извлече­нием его из воды растениями.

Жесткость воды. Жесткость природ­ных вод обусловливается наличием в них солей кальция и магния. Ионы Са2+ по­ступают в воду при растворении извест­няков под действием содержащейся  вводе углекислоты водой гипса

СаС03 + Н20 + С02


.

Основным источником ионов магния служат доломиты, также растворяющие­ся водой в присутствии углекислоты.

Хотя указанные соли и не являются особо вредными для организма, наличие их в воде в больших количествах нежела­тельно, так как вода становится непри­годной для хозяйственно-питьевых нужд и промышленного водоснабжения. В жесткой воде плохо развариваются овощи, перерасходуется мыло при стирке белья. Жесткая вода непригодна для пи­тания паровых котлов; ее нельзя исполь­зовать во многих отраслях промышлен­ности .

Общая жесткость воды представляет собой суммы карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатнаяжесткость, свя­занная с присутствием в воде в основном гидрекарбонатов кальция или магния, почти полностью удаляется при кипяче­нии воды. Гидрокарбонаты при этом рас­падаются с образованием углекислоты, в осадок выпадают карбонаты кальция и гидроксид магния.

Некарбонатнаяжесткость обусловливается присутствием кальцие­вых и магниевых солей серной, соляной •и азотной кислот и кипячением не устра­няется.

Жесткость воды представляет сумму эквивалентных концентраций ионов Са2+ и Mg2+и выражается в миллиграмм-экви­валентах на 1 л; 1 мг-экв/л жесткости отвечает 20,04 мг/л  ионов  Са'2+  или12,16 мг/л ионов Mg2+.

         Железо имарганец. Железо в природ­ных водах может находиться в виде ионов Fe2и Fe3, неорганических (Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS) и органических коллоидов, комплексных соединений (главным образом органических комп­лексных соединений железа) и тонкодис­персной взвеси (Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS). В поверхностных водах железо содер­жится в виде органических комплексных соединений, коллоидов или тонкодиспер­сных взвесей. В подземных водах при от­сутствии растворенного кислорода же­лезо обычно находится в виде солей же­леза (II). Форма, в которой присутствуют в природных водах железо и марганец, зависит от величины рН и содержания кислорода.

         Обычно содержание железа и марганца не превышает нескольких десятков миллиграммов в 1 л воды. Хотя вода, содержащая и более высокие количества этих ионов, совершенно безвредна для здоровья, все же для питьевых, промыш­ленных и хозяйственных целей она не­пригодна, так как имеет неприятный чернильный или железистый привкус.

Наличие в воде железа и марганца мо­жет приводить к развитию в трубопро­водах железистых и марганцевых бакте­рий, использующих в процессе своей жизнедеятельности энергию, выделяе­мую при окислении соединений с низшей в соединения с высшей валентностью. Продукты жизнедеятельности бактерий накапливаются в таких количествах, что могут значительно уменьшить сече­ние водопроводных труб, а иногда и пол­ностью их закупорить.

Соединения кремния. Кремний при­сутствует в природных водах в виде ми­неральных и органических соединений. Выщелачивание силикатных пород обо­гащает природные воды кремниевой кис­лотой и ее солями. Кремниевая кислота очень слабая и диссоциирует на ионы в незначительной степени.

Наличие соединений кремния в пить­евой воде не вредно для здоровья. Если же вода используется для питания паро­вых котлов высокого давления, содержа­ние самого незначительного количества кремниевой кислоты недоступно из-за образования плотной силикатной накипи.

Соединения фосфора. Фосфор встре­чается в воде в виде ионов ортофосфор­ной кислоты или органического комплек­са, а также в виде взвешенных частиц органического и минерального проис­хождения. Соединения фосфора содер­жатся в природных водах в ничтожных количествах, однако имеют огромное зна­чение для развития растительной жизни в водоемах.

Растворенные в воде газы. Из раство­ренных в воде газов наиболее важными для оценки ее качества являются угле­кислота, кислород, сероводород, азот и метан. Углекислота, кислород и серово­дород при определенных условиях при­дают воде коррозийные свойства по отно­шению к бетону и металлам.

Углекислотавстречается в боль­ших или меньших количествах во всех природных водах. Подземные воды обо­гащаются углекислотой за счет разложе­ния органических соединений в воде и почвах, а также вследствие протекающих в глубине геохимических процессов.

Уменьшение содержания С02 в при­родных водах может происходить благо­даря выделению углекислоты в атмосфе­ру, растворению карбонатных  пород с образованием гидрокарбонатов или в результате фотосинтеза.

Агрессивные свойства углекислоты ос­нованы на ее способности взаимодейство­вать с карбонатными породами и перево­дить их в растворимые в воде гидрокар­бонаты, а также на некотором снижении рН среды, в результате чего усиливается электрохимическая коррозия некоторых металлов, например железа.

Углекислота не является коррозион­ным агентом, непосредственно воздейст­вующим на металл. Действие ее заклю­чается в растворении карбонатов состав­ных частей ржавокарбонатных отложе­ний, которые образуются в водопровод­ной сети. В результате этого процесса происходят дальнейшая коррозия ма­териала труб и образование новых отло­жений; вода приобретает желтую или красноватую окраску, неприятный вкус и содержит мелкие комья рыхлых желе­зистых веществ.

Кислородможет находиться в природных водах в различных концент­рациях (0—14,6 мг/л), что определяется интенсивностью противоположно направ­ленных процессов, влияющих на содер­жание кислорода в воде. Обогащение воды кислородом происходит за счет растворения его из воздуха (в соответст­вии с парциальным давлением кислорода и температурой воды) и выделения вод­ной растительностью в процессе фото­синтеза

Окисление некоторых примесей воды, гниение органических остатков, броже­ние, дыхание организмов понижают со­держание кислорода в воде. Резкое уменьшение содержания кислорода в воде по сравнению с нормальным сви­детельствует о ее загрязнении.

Определение концентрации кислорода имеет большое значение при изучении физико-химического режима водоема, его самоочищения и биологической жизни.

Кислород интенсифицирует процессы коррозии металлов, поэтому в водах, которые используются для теплоэнерге­тических систем, количество растворен­ного кислорода лимитируется.

Сероводородпопадает в при­родные воды в результате их соприкос­новения с гниющими органическими ос­татками (сероводород органического про­исхождения) либо с некоторыми мине­ральными солями (гипсом, серным кол­чеданом и др.). Последние, восстанавли­ваясь и разлагаясь, выделяют сероводо­род (сероводород неорганического проис­хождения).

Наличие в воде сероводорода органи­ческого происхождения свидетельствует о загрязненности водоисточника.

Сероводород необхо­димо удалять из воды, используемой для хозяйственно-питьевого или промыш­ленного водоснабжения.

Азотпопадает в природные воды при поглощении его из воздуха, восста­новлении соединений азота денитрифи­цирующими бактериями, а также в ре­зультате разложения органических ос­татков. Несмотря на меньшую по сравне­нию с кислородом растворимость азота содержание последнего в природных во­дах больше из-за более высокого пар­циального давления его в воздухе.

Метанобразуется в воде иногда в очень значительных количествах при разложении микробами клетчатки расти­тельных остатков.

Микроэлементы. Наряду с органиче­скими и минеральными примесями и за­грязнениями, которые находятся в при­родных водах в относительно больших количествах, в последних содержится ряд химических элементов в самых нич­тожных дозах (иод, бром, фтор, селен, теллур и др.). В отличие от других примесей природных вод эти элементы почти не контролируются, хотя в настоящее время установлено, что ониоказывают большое влияние на здоровье человека.

Для нормальной жизнедеятельности человеческого организма содержание пе­речисленных элементов в воде должно на­ходиться в строго определенных преде­лах. При нарушении этих пределов могут возникать массовые заболевания, назы­ваемые геохимическими эндемиями.

На­пример, установлена суточная потреб­ность организма в иоде и фторе. Человек ежесуточно должен потреблять 0,06— 0,10 мг иода. Отсутствие или недостаток его в питьевой воде и пище нарушает нормальную деятельность щитовидной железы и приводит к тяжелому заболе­ванию — эндемическому зобу.

Содержание фтора в питьевой воде должно находиться в пределах 0,7— 1,5 мг/л. Недостаточное или избыточное содержание его в воде одинаково вредно и вызывает разрушение зубов и измене­ния в костях скелета.

Радиоактивные элементы. К примесям природных вод относятся и радиоактив­ные элементы. Допустимым пределом радио­активности в обычной питьевой воде счи­тается10-8—10-9 мкКи/л. Радиоактив­ность некоторых минеральных вод дости­гает 2,8 •10-3 мкКи/л.

Ядовитые вещества попадают в воду с промышленными отбросами и канализа­ционными сточными водами населенных пунктов, а также при умышленном отрав­лении водоема. Токсическая концентра­ция таких веществ обычно достигается уже при содержании их в количестве не­скольких миллиграммов (редко одного-двух десятков миллиграммов) в 1 л воды. К этой группе веществ относятся свинец,, цинк, медь, мышьяк, ртуть и др., а также органические вещества, называемые от­равляющими (ОВ).

Свинец, медь и цинк попадают в воду главным образом с промышленными сточ­ными водами. Наиболее ядовитымииз этих металлов является свинец, который накапливается в организме и может вы­звать опасное отравление.

Вода, подаваемая населению, не долж­на содержать более 0,03 мг/л свинца, 1 мг/л меди и 5 мг/л цинка. Определение содержания этих металлов требуется лишь в тех случаях, когда предпола­гается наличие их в источнике водоснаб­жжения.

Мышьяк в очень небольших концент­рациях может поступать в воду из почв, содержащих его соли. В значительных количествах он был обнаружен в некото­рых минеральных водах. В открытые водоемы мышьяк попадает со сточными водами населенных пунктов и промыш­ленных предприятий (от дубильных це­хов кожевенных заводов, красильных, ситцепечатных фабрик, металлообраба­тывающих заводов и т. д.). Его содержа­ние в питьевой воде не должно превы­шать 0,05 мг/л.

Известны ОВ самого различного дейст­вия, однако, попадая в воду, они ведут себя в основном как общеядовитые. На зараженность воды ОВ могут указывать некоторые внешние признаки и данные обычных методов контроля, так как на­личие ОВ вызывает изменение многих показателей качества воды, например рН, окисляемое, хлоропоглощаемости, содержания хлоридов и растворенного кислорода, а также данные биологиче­ских и бактериологических исследова­ний. Поэтому все перечисленные показа­тели в условиях отравления воды ОВ должны определяться и фиксироваться систематически.


    продолжение
--PAGE_BREAK--АНАЛИЗ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ДОЛИНЫ РЕКИ КОЗЛОВКА
            При изучении гидрогеологических условий впервую очередь составляются гидрогеологические разрезы.Они необходимы при проведении любых видов гидрогеологических исследований.  Гидрогеологические разрезы обычно прилагаются к картам, поясняя и дополняя их.

Перечислим основные положения, которые должны быть отмечены при этом описании.

1. Характер водоносных го­ризонтов и условия их зале­гания устанавливаются из анализа литологического состава пород и данных водопроявлений по скважинам, шурфам и источникам. Н а порный горизонт характеризуется на­личием выдержанных водоупорных толщ в кров­ле и в подошве водосодержащего пласта и избы­точного напора воды над кровлей пласта. По­следний проявляется в том, что уровни, встре­ченные при бурении и вскрытии водоносного го­ризонта, поднимаются и устанавливаются выше верхней границы, или кровли, пласта (так назы­ваемые установившиеся напорные уровни). По­ложение установившихся напорных уровней по скважинам определяет положение пьезометриче­ской кривой. Для любого сечения составленного разреза по этим данным можно определить мощность по­тока как разность отметок кровли и подошвы во­доносного пласта, глубину вскрытия напорного водоносного горизонта как разность между отмет­ками поверхности земли и кровли водосодержа­щего пласта,   ожидаемый установившийся уро­ вень напорных вод при бурении скважины как разность между отметкой поверхности земли и пьезометрической кривой. Величина напора над кровлей определяется разностью отметок между установившимся уровнем и кровлей пласта. По разрезу можно выявить участки возможного самоизлива, приуроченные к зонам, где поверх­ность земли располагается ниже пьезометриче­ской кривой.

Грунтовыеводы — воды, не насы­щающие полностью весь водопроницаемый пласт, их поверхность является свободной; напор на поверхности воды равен атмосферному давлению.

       Установившийся уровень грунтовых вод, по­казывающий положение кривой депрессии, обыч­но фиксируется на том же уровне, где он был встречен при бурении скважины (разница между глубиной появления и установления уровня для грунтовых вод может быть в ряде случаев за счет отбора воды с породой в процессе бурения). Глубина до грунтовых вод по разрезу определяет­ся разностью отметок поверхности земли и кри­вой депрессии, мощность потока — разностью отметок кривой депрессии и водоупорной подош­вы водоносного пласта.

       На отдельных участках грунтовые воды мо­гут перекрываться линзами и прослоями водо­упорных пород, и тогда здесь поток приобретает местный напор.

       2. По разрезу можно дать ха­рактеристику условий движе­ния потоков подземных вод, определить направление потока, вычислить из­менения уклона подземных вод на разных участ­ках и определить расход потока, если известны коэффициенты фильтрации.

Направление движения потока устанавли­вается от участков с большими отметками пьезо­метрической или депрессионной кривой, имею­щимися на исследуемом разрезе, к участкам с меньшими отметками.

Уклон потока, или напорный градиент, оп­ределяют по разности абсолютных или относи­тельных отметок уровней в двух сечениях потока, отнесенных к расстоянию между этими сечения­ми:
I=H1 –H2/l1-2,

ГдеI-уклон

Н1 и Н2-абсолютные или относительные величины,

l1 -2 – расстояние между сечениями.
       3. Условия    питания    и     разгрузки    подземных    вод устанавливаются для напорных вод из из анализа отметок пьезометрической кривой; » максиимальные отметки имеют место в области питания  подземных вод, минимальные — в области  разгрузки. Областью питания для напорных обычно являются участки выхода водосодержащих толщ на высоких отметках на поверхность участки фильтрации вод из вышележащих зонтов в местных выклиниваниях последних  или при уменьшении мощности разделяющих водоупоров. Наличие перетекания из одного водоносного  горизонта в другой устанавливается из сравнения положения пьезометрических кривых этих зонтов: из горизонта, пьезометрическая кривая которого располагается выше, возможно подпитывание другого горизонта, напорные уровни которого располагаются на меньших отметках.

В некоторых случаях подпитывание подземных вод прослеживается на значительных площадях распространения горизонта, через  водоупорные толщи; такой тип питания  носит региональный характер и обусловлю разностью напоров водоносных горизонтов.

Разгрузка напорных вод так же, как питание, может носить как местный, локальный характер, так и общий, региональный.
    продолжение
--PAGE_BREAK--