Губин В.Н., Ковалев А.А., Сладкопевцев С.А., Ясовеев М.Г. Экология геологической среды

Подождите немного. Документ загружается.

вод. И если качество пресных подземных вод в основном соответствует

требованиям нормирующих документов, то устойчивая тенденция к его

ухудшению уже наметилась. Особенно интенсивно загрязняются

грунтовые воды.

Выше упоминалось, что степень интенсивности техногенного

воздействия на поверхностную и подземную гидросферу принято

определять интегральным показателем под названием «техногенная

нагрузка», который измеряется общим объемом отходов

промышленности определенного региона. Модуль техногенной

нагрузки – количество всех отходов промышленности (твердых,

жидких и газообразных), приходящихся на единицу площади отдельно

взятого административного района.

Максимальная величина техногенной нагрузки приходится на

водозаборы, расположенные в районах с высокой концентрацией

промышленных предприятий (Минский, Гродненский, Витебский,

Полоцкий, Гомельский, Мозырский, Солигорский, Могилевский,

Речицкий и некоторые другие районы). На их территории источниками

загрязнения подземных вод являются газодымовые выбросы

предприятий, газообразные продукты сгорания топлива, сточные воды

промышленных предприятий, коммунально-бытовые стоки, свалки

бытового и промышленного мусора. Ухудшение химического состава

подземных вод выражается в увеличении общей минерализации,

содержания соединений азота, хлоридов, тяжелых металлов, в

появлении в воде нефтепродуктов, фенолов и др. Например, в г. Минске

содержание нитратов в некоторых водозаборных скважинах на

пресную воду достигает предельно допустимых концентраций

(водозабор автозавода). На городском водозаборе «Лядище» г.

Борисова отмечено загрязнение подземных вод хромом (0,651,1

мг/дм

) и свинцом (0,02 0,03 мг/дм

). На водозаборе «Валовка» (г.

Новогрудок) наблюдается загрязнение подземных вод нитратами,

сульфатами, хлоридами, свинцом, марганцем.

Основные предприятия, загрязнение от деятельности которых

наносит наибольший экологический ущерб поверхностной и

подземной гидросфере республики, следующие: Новополоцкий

нефтеперегонный завод, Могилевское ПО «Химволокно»,

Светлогорский завод искусственного волокна, Мозырский

нефтеперегонный завод, ПО «Беларуськалий», Гомельский химзавод,

Гродненское ПО «Азот», Кричевский цементно-шиферный комбинат,

101

Волковысский цементно-шиферный завод, ПО «Бобруйскшина»,

Витебское ПО «Доломит» и некоторые другие.

На ухудшение качества подземных вод влияет не только

существующая техногенная нагрузка, но и санитарно-техническое

состояние самих водозаборов и прилегающих к ним территорий. Для

большинства групповых водозаборов не разработаны проекты по

организации зон санитарной охраны и комплекса мероприятий,

исключающих возможность ухудшения качества подземных вод. Из

более чем двадцати водозаборов г. Минска такие зоны имеют только

три (Волма, Островы, Цнянский), но и для них часто не соблюдается

режим содержания. Аналогичная ситуация характерна для водозаборов

минеральных вод.

В нарушение действующих нормативных требований в пределах

зон санитарной охраны многих водозаборных сооружений

располагаются животноводческие фермы, навозохранилища, склады

минеральных удобрений и ядохимикатов и др. Так, во втором поясе

зоны санитарной охраны водозабора «Сож» г. Гомеля расположена

площадка молодняка крупного рогатого скота, в санитарной зоне

водозабора «Неманица» г. Борисова – навозохранилище. В целом в

зонах влияния действующих и перспективных водозаборов оказалось

более 400 приемников различных отходов (поля фильтрации,

отстойники, свалки и др.).

Крупными источниками загрязнения подземных вод первых от

поверхности водоносных горизонтов являются отвалы фосфогипса на

химзаводе г. Гомеля, шламонакопители и поля фильтрации ПО «Азот» г.

Гродно. На водозаборах «Восточный» (Жодино), «Волохва» и «Щара-

1» (Барановичи), в районе ведомственных скважин птицефабрики г.

Слонима, «Окунево» (Новополоцк) подземные воды загрязнены

аммиаком (от 2,25 до 10 мг/дм

). Особенно сильно загрязнены воды

эксплуатируемого водоносного горизонта в районе скважин 2 и 6

водозабора «Северный» г. Орши. Содержание аммиака здесь достигло

52 мг/дм

. Высокие концентрации аммиака (2,16,0 мг/дм

) отмечены

также в грунтовых водах водозаборов «Пышки» (Гродно),

«Восточный» (Жодино) и «Дукора» (Минск).

В районе очистных сооружений г. Гомеля и водозабора «Озерщина»

(Речица) грунтовые воды загрязнены нефтепродуктами, содержание

которых варьирует от 0,357 до 0,714 мг/дм

(при ПДК 0,3 мг/дм

Следы фенолов отмечены в поверхностных водах юга республики

(Припять, Ясельда, Горынь). В районах гидрогеологических постов

102

Парахонский, Столинский, Ольшанский, Рычевский, Хлупинский,

Янушковичский в грунтовых водах зафиксировано содержание

пестицида симазин (0,001–0,009 мг/дм

), а в районе водозаборов

«Лучеса» и «Витьба» (Витебск) – пестицида рогоро (0,002–

0,0015=мг/дм

Большой объем промышленной продукции, производимой в

республике, обусловливает значительное количество отходов,

образующихся при этом, а разнообразие ее видов – широкий спектр

загрязняющих веществ. Общее количество твердых и жидких отходов,

образующихся в республике, приближается к 1,5 млрд т в год. При

слабом развитии и низкой эффективности очистных сооружений

происходит интенсивное загрязнение поверхностных и подземных вод.

Как известно, снабжение пресной питьевой водой в республике

осуществляется преимущественно за счет подземных вод. В настоящее

время функционируют 221 водозабор и около 40 тыс. одиночных

эксплуатационных скважин, отбирающих в период максимальной

потребности до 4 млн м

воды ежесуточно. Особенность воздействия

сосредоточенного водоотбора состоит в интенсивном местном

возмущении водоносного горизонта, которое, непрерывно развиваясь в

пространстве и во времени, постепенно вовлекает в свою сферу выше-

и нижеперечисленные водоносные горизонты и комплексы,

поверхностные водотоки и водоемы. В результате длительного

водоотбора формируются глубокие депрессионные воронки, размеры,

форма и характер которых зависят от параметров граничных условий.

Радиусы депрессионных воронок изменяются от нескольких

километров в неглубоко залегающих четвертичных и верхнедевонских

комплексах на водозаборах Борисова, Жодино, Лиды до 10 км в хорошо

изолированных нижнемеловых и верхнепротерозойских комплексах на

водозаборах Могилева, Гомеля, Витебска, Пинска и других населенных

пунктов. Понижение уровня в центре депрессионной воронки

составляет от 1–8 до 20–50 м (водозаборы Могилева, Гродно,

Барановичей). Глубина залегания уровня грунтовых вод изменяется от

1–2 м на расстоянии до 1–5 км при слабой изоляции эксплуатируемого

водоносного комплекса и до десятков метров при наличии водоупоров.

В настоящее время в пределах депрессионных воронок по 8 малым

рекам сток уменьшился более чем вдвое, а по 5 – прекратился

полностью. Общая площадь нарушенного режима гидросферы под

влиянием отбора подземных вод оценивается в 20–25 тыс. км

, что

составляет около 10 % территории республики.

103

Большое влияние на гидрогеологическую обстановку оказывает

сосредоточенный водоотбор, сопровождающий открытую разработку

месторождений полезных ископаемых. Водоотливы из карьеров

создают общее снижение уровней взаимосвязанных водоносных

комплексов, образующих в районе карьеров депрессионные воронки с

радиусами, исчисляемыми километрами. В результате иссякают

источники, колодцы и скважины, пересыхают пруды и заболоченные

участки. Становятся источниками питания подземных вод реки,

дренирующие их в естественных условиях. В настоящее время на

территории республики крупные карьеры действуют в Витебской и

Брестской областях, где разрабатываются доломиты, добываются

граниты. Например, снижение уровня грунтовых вод от карьера

«Гралево» достигает 6 м и прослеживается на расстоянии более 10–

12=км в окрестностях населенных пунктов.

Наиболее многочисленны точечные источники загрязнения,

влияние которых охватывает небольшие по площади территории, но

может быть значительным. К ним относятся отдельные промышленные

предприятия, свалки, места хранения различных загрязняющих

веществ, небольшие животноводческие комплексы и др. Так, на

водозаборе «Северный» г. Орши произошло загрязнение подземных

вод в результате утечки жидкого аммиака из складов «Сельхозхимии».

На водозаборе «Лядище» г. Борисова из шламонакопителя завода в

подземные воды попадает хром. В результате четыре скважины были

закрыты, так как содержание хрома превысило 10 ПДК. В районе г.

Солигорска было закрыто несколько водозаборов из-за сильного

загрязнения подземных вод продуктами выщелачивания солеотвалов

калийного комбината.

В пределах сельских и городских населенных пунктов

геохимический облик грунтовых и нередко напорных подземных вод

трансформируется под влиянием к о м м у н а л ь н о - б ы т о в о г о

з а г р я з н е н и я. Оно формируется за счет утечек из выгребных ям и

канализационных систем, в районах свалок бытовых отходов и полей

фильтрации. В пределах сельских населенных пунктов этому

загрязнению, как правило, способствует сельскохозяйственное

производство (приусадебные участки, скотные дворы).

Основными компонентами коммунально-бытового загрязнения

являются органические вещества и продукты их распада, азотные

соединения, хлориды, сульфаты, синтетические моющие средства и др.

104

Коммунально-бытовые стоки характеризуются исключительно

высокими уровнями микробиологического загрязнения.

Вследствие коммунальной неблагоустроенности большинства

сельских населенных пунктов загрязненность грунтовых вод очень

высока, хотя на использовании грунтовых вод базируется практически

все водоснабжение (90=%). В настоящее время около 70 % всех

колодцев имеет воду с содержанием нитратов выше ПДК. Их

концентрации достигают 300–600 мг/л и более (до 1000–1400=мг/л), т.

е. приближаются к среднему содержанию этого компонента в

животноводческих стоках, которое составляет 1550=мг/л. В водах

колодцев фиксировалось возрастание Cl



до 560=мг/л и K



до 330

мг/л. Воды колодцев очень часто неблагополучны и по

микробиологическим показателям. По данным Жлобинской и Речицкой

СЭС, из почти 4000 опробованных в 1980–1992 гг. шахтных колодцев

некондиционные по микробиологическим показателям воды

наблюдались в 57 % из них.

На территории Беларуси насчитывается больше 100 городов и

городских поселков, имеющих коммунальную канализацию. В районах

полей фильтрации коммунальных стоков концентрации нитратов в

грунтовых водах достигают 600 мг/л и более. Глубина проникновения

компонентов коммунально-бытового загрязнения также может быть

весьма значительной. Так, например, в застроенной части Гомеля в

напорных водах эксплуатационного палеогенового горизонта

зафиксировано возрастание содержания Cl



до 656=мг/л; SO

2

– до

577; NO



– до 90 и Na

– до 510 мг/л. Общая минерализация этих вод

достигла

2,57 г/л.

Особый вид коммунально-бытового загрязнения – тепловое

загрязнение, которое образуется в результате утечек горячей воды из

теплотрасс. Увеличение температуры грунтовых вод повышает их

способность к растворению и к другим, в частности, химическим

реакциям, способствует усилению микробиологического загрязнения.

С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о е з а г р я з н е н и е вызвано

интенсивным и недостаточно контролируемым применением

химических удобрений и ядохимикатов. Подобное загрязнение наносит

огромный ущерб всем компонентам геологической среды и биоте.

Следует отметить, что подземные воды, и в первую очередь грунтовые,

являются основным источником хозяйственно-питьевого

105

водоснабжения сельских населенных пунктов. Грунтовые воды

республики характеризуются в целом очень низкой естественной

защищенностью от различного рода загрязнений. Это объясняется

высокой проницаемостью пород зоны аэрации и водовмещающих

пород, а также небольшими глубинами залегания грунтовых вод (1,5–

5,0 м). В связи с этим практически на всей площади

сельскохозяйственных угодий, где вносятся органические и

минеральные удобрения, естественный гидрогеохимический фон

грунтовых вод резко нарушен. На таких участках в грунтовых водах

возрастают, нередко в десятки раз, концентрации NO



, SO

2

, Cl





, Na



, Ca

2

и Mg

2

. Проникновение компонентов

сельскохозяйственного загрязнения прослеживается на глубину до 14–

16 м, а вниз по потоку грунтовых вод – до 1,5 км от зоны загрязнения.

Загрязнение грунтовых вод в пределах сельскохозяйственных

угодий формируется за счет основных компонентов минеральных и

органических удобрений. В период с 1960 по 1987 г. использование

минеральных удобрений возросло в 20–25 раз. Применение калийных

удобрений за этот период увеличилось с 121 до 846 тыс. т (в расчете на

действующее вещество), азотных – с 31 до 734 тыс. т (с 4 до 92=кг/га).

Поскольку калийные и фосфорные компоненты удобрений

характеризуются низкой миграционной способностью, то они

задерживаются в основном в почвенном слое. Поэтому решающую

роль в загрязнении подземных грунтовых вод Беларуси играет азот,

преимущественно в нитратной форме.

Предельно допустимые концентрации нитратов в питьевой воде не

должны превышать 45 мг/л. Использование воды с повышенным

содержанием нитратов разрушающе действует на иммунную и

сердечно-сосудистую системы, способствует мутагенезу, вызывает

тяжелую болезнь крови – метгемоглобинемию. Образующиеся в

желудочно-кишеч-

ном тракте производные нитратов – нитрозоамины – обладают ярко

выраженными канцерогенными свойствами.

Значительную опасность для подземных вод представляет

использование в сельском хозяйстве ядохимикатов (начиная с 1976 г.

объем их применения стабилизировался на уровне 17 тыс. т в год). В

грунтовых водах в пределах сельскохозяйственных угодий иногда

обнаруживается симазин, присутствие которого в подземных водах

106

недопустимо, а также весьма устойчивые хлорорганические

пестициды.

Одним из наиболее интенсивных источников

сельскохозяйственного загрязнения подземных вод являются

животноводческие комплексы, загрязнение от которых проникает на

глубину 35–50 м и охватывает водоносные горизонты межморенных

отложений. На таких участках отмечалось возрастание содержания

нитратов в подземных водах до 40–210 мг/л. Животноводческие стоки

характеризуются исключительно высокой микробиологической

загрязненностью. Вследствие этого в ок-

рестностях животноводческих ферм фиксируется микробиологическая

загрязненность не только грунтовых, но и напорных вод. В отличие от

скважин грунтовых водозаборов, где эти случаи фиксируются очень

редко, в одиночных скважинах, расположенных в сельских населенных

пунктах и на животноводческих фермах, загрязненность

обнаруживается гораздо чаще – в среднем в 15 % случаев.

Наряду с вышеназванными источниками сельскохозяйственного

загрязнения подземных вод большую опасность представляют

земледельческие поля орошения (ЗПО), которые в республике

занимают площади свыше 7 тыс. га. На ЗПО создается реальная угроза

загрязнения грунтовых вод нитратами, хлоридами и другими

элементами. На полях орошения животноводческими стоками

прослеживается интенсивный рост содержания в грунтовых водах

хлоридов (до 180 мг/л), нитратов (до 90=мг/л) и аммония (до 18 мг/л).

В сельскохозяйственных районах республики интенсивное

загрязнение грунтовых вод происходит за счет не имеющих

канализации населенных пунктов, животноводческих и птицеводческих

ферм, складов минеральных удобрений и ядохимикатов, полей

орошения сточными водами, а также самих сельхозугодий,

перенасыщенных повышенными дозами минеральных и органических

удобрений. Основными загрязняющими компонентами здесь являются

азотистые соединения, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы. В

каждом населенном пункте и вблизи него содержание азотных

соединений в грунтовых водах превышает фоновое, а в отдельных

колодцах Гомельского, Жлобинского, Рогачевского, Лидского и других

районов – предельно допустимые концентрации. Вблизи

животноводческих комплексов загрязнению подвергаются не только

грунтовые, но и более глубоко залегающие напорные воды.

Содержание нитратов от 40 до 212 мг/дм

и более установлено в

107

напорных водах, используемых для водоснабжения в Кореличском,

Несвижском, Копыльском и других районах республики.

Режимными наблюдениями фиксируется интенсивное загрязнение

грунтовых вод летом и осенью и чаще вблизи речных долин, куда

направлен интенсивный поверхностный и подземный сток с

окружающих сельхозугодий, обильно удобряемых для повышения

урожайности. Зимой, когда поверхностный сток отсутствует, качество

грунтовых вод улучшается. Наиболее высокие концентрации

загрязняющих компонентов характерны для слабопроницаемых озерно-

ледниковых и моренных отложений.

Химическим составом грунтовых вод, а также характером

хозяйственного использования водосборной территории в значительной

степени определяется и качество речных вод. Поступление с

сельхозугодий

с поверхностным и подземным стоком вод, обогащенных такими

биогенными компонентами, как N, K, P, S и другими, ведет к

ухудшению качества вод рек, озер и водохранилищ, активизирует

процессы их эвтрофикации, вызывает нежелательные изменения

структуры водных экосистем. На мелиорированных землях, по

сравнению со старопахотными, вследствие более коротких путей

миграции и более интенсивного промывного режима компоненты

загрязнения особенно быстро попадают в воды дренажного стока, в

мелиоративные каналы и далее в водоемы-водоприемники. По данным

режимных наблюдений гидрометеослужбы, за последние тридцать лет

в водах рек, в пределах водосборов которых осушительные мелиорации

проведены особенно широко и, следовательно, наиболее велики площади

земель вновь включенных в сельскохозяйственное пользование (рр.

Ясельда, Оресса, Птичь), содержание хлора возросло в 2–2,6 раза,

сульфатов – в 1,3–2,7 раза, кальция – в 1,3–1,5 раза, магния – в 1,3–2,0

раза, а общая минерализация в целом увеличилась в 1,4–1,7 раза. В

результате за этот же период содержание ионов SO

2

и Cl



возросло в р. Припять (г. Мозырь) соответственно в 3,2 и 2 раза, а

общая минерализация воды повысилась в 1,3 раза. В речных водах

отмечаются случаи превышения уровней ПДК для водоемов

рыбохозяйственного назначения по азотным соединениям (аммоний и

нитрит-ион), микроэлементам (медь) и ядохимикатам (ДДТ).

Прогрессирующему загрязнению речных вод сопутствует активное

108

мелиоративное освоение речных пойм, а также пониженная

способность к самоочистке вод канализированных рек.

5.2. МЕЛИОРАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Разнообразны формы загрязнения геологической среды в районах

мелиоративного освоения. Фильтрационные воды из водохранилищ и

каналов распространяются на глубины до сотни метров и на десятки

километров по латерали, сильно изменяя водно-солевой режим

территорий.

Грандиозные мелиоративные работы, во время которых в Беларуси

было осушено около 3 млн га болот и заболоченных земель, привели к

коренной перестройке процессов формирования режима и баланса

подземных вод.

На большей части существующих мелиоративных систем из-за их

технического несовершенства не удается обеспечивать поддержание

оптимальных уровней грунтовых вод. Как следствие в зоне

Белорусского Полесья в пределах мелиоративных систем переосушено

от 20 до 60=% их площади. В засушливые годы уровни грунтовых вод

снижаются до 1,5–2,0 м. Снижение уровней грунтовых вод на

прилегающей к мелиоративным системам территории в зоне Полесья

прослеживается на расстоянии до 3–4 км. В центральных и северных

районах Беларуси, где в составе покровных отложений преобладают

супеси и суглинки, зона влияния значительно меньше и составляет 0,1–

0,8 км. В результате произошло обмеление поверхностных водотоков и

снижение уровня грунтовых вод на больших площадях (на 0,7–1,5 м

непосредственно на осушенных массивах и на 0,5–1 м на прилегающих

землях). Установлено, что в результате осушительной мелиорации в

Белорусском Полесье глубина залегания уровня грунтовых вод

существенно превышает норму осушения: во влажные годы почти в 1,5

раза, в засушливые – в 3=раза. Нарастающее иссушение территории

достигло водоразделов и охватило практически весь полесский

регион. Дефицит водных ресурсов на осушенных землях достигает 3,6–

4,2 млрд м

, что составляет 20–30=% годового стока р. Припять в

домелиоративный период.

Осушительная мелиорация оказывает существенное влияние на

формирование баланса грунтовых вод. При снижении среднегодового

уровня грунтовых вод с глубины от 0,3–0,5 м до 1,5–2,0 м происходит

резкое сокращение испарения. Инфильтрация начинает преобладать

над испарением, а боковой отток над притоком. Это обусловливает

109

формирование слоя подземного стока, величина которого в песчаных

грунтах (именно они преобладают в зоне Полесья) может достигать

100–130=мм. Вследствие этого усиливается подземный сток в реке и

водность песчаных грунтов возрастает. В то же время почвы в

пределах таких мелиоративных систем испытывают острый дефицит

влаги.

По итогам балансовых расчетов доказано, что поддержание

проектной нормы осушения (порядка 0,8 м ниже поверхности земли) и

оптимального водно-воздушного режима в почвенном слое невозможно

без дополнительной подачи воды на увлажнение из источника,

находящегося вне мелиоративной системы. В пределах бассейна

Припяти при условии поддержания уровня воды в среднем на глубине

0,8 м от поверхности земли дополнительное увлажнение почвенного

слоя потребует 40–60 мм слоя воды (400–600 м

/га). В засушливые

годы потребность в воде возрастает до 1000 м

/га. Во влажные годы

возникает необходимость сброса воды с мелиоративной системы до

300–400 м

/га. На мелиоративных системах, построенных на

супесчаных грунтах, для поддержания оптимального водно-воздушного

режима потребуется около 500 м

воды на каждый гектар.

На существующих мелиоративных системах уровни грунтовых

вод в большинстве случаев располагаются не только ниже нормы осу-

шения, но и ниже критических глубин залегания. Вследствие этого на

системах формируется дренажный сток в реки от 800 до 1500 м

/га,

увеличивающий их водность. Так, среднегодовой сток р. Припять –

главной водной артерии Полесья – с начала интенсивного

мелиоративного строительства в этом регионе возрос с 331 (1970 г.) до

446 м

/с (1989 г.), т. е. на 35=%. Вместе с тем расчеты показывают, что

для поддержания на всех существующих в бассейне р. Припять

мелиоративных системах (1,4=млн га) оптимальных водно-воздушных

условий в корнеобитаемом слое в засушливые годы потребуется не

только привлечение этого современного избыточного дренажного

стока, но и дополнительных водных ресурсов в количестве 1,4 млрд м

в год, что составит около 24 % среднегодового расхода Припяти

(Мозырь).

Осушение огромных массивов болот и заболоченных земель,

интенсивное их сельскохозяйственное использование, широкое

применение удобрений – все это приводит к формированию совершенно

новых геохимических качеств подземных вод в пределах освоенных

территорий.

110