Подземные воды используются не только для питьевого водоснабжения, но и в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте — практически при всех видах человеческой деятельности.
Нужно отметить, что в странах с аридным и полуаридным климатом подземные воды широко используются для орошения. За счет подземных вод орошается примерно 1/З всех земель. Из общей площади орошаемых земель в США за счет подземных вод орошается 45% земель, в Иране — 58%, в Алжире — 67%, а в Ливии орошаемое земледелие целиком основано на подземных водах.[[5]] Здесь же отметим, что в России на орошение земель и обводнение пастбищ расходуется лишь около 0,4 км что составляет порядка 2% от общего отбора подземных вод.
Но, так или иначе, для производственного водоснабжения применение пресных подземных вод допускается с разрешения органов по регулированию использования и охране вод только в районах, где отсутствуют необходимые поверхностные водные источники и имеются достаточные запасы подземных вод питьевого качества. Требования к качеству подземных вод для производственного водоснабжения устанавливаются водопотребляющими или проектными организациями для каждого конкретного случая с учетом специфических особенностей применения вод по данному назначению.
К воде, применяемой в различных отраслях промышленности, предъявляются требования в соответствии со спецификой данного вида производства. Например, в сахарном производстве необходимо, чтобы вода имела минимальную минерализацию, так как присутствие любых солей затрудняет варку сахара. В пивоваренном производстве требуется отсутствие в воде CaSO4, препятствующего брожению солода. В воде, применяемой для винокуренного производства, нежелательно присутствие хлористого кальция и магния, которые задерживают развитие дрожжей. В текстильной и бумажной промышленности не допускается присутствие в воде железа, марганца и кремниевой кислоты. Производство искусственного волокна требует малой окисляемости воды (менее 2 мгО/л) и минимальной жесткости (до 0,64 мг-экв/л). Такие же требования по жесткости предъявляются к воде и в энергетической промышленности. К воде, используемой для хозяйственно-питьевого водоснабжения, предъявляемые требования можно свести к двум основным условиям: безвредности ее для организма и удовлетворительному качеству по вкусу, запаху, прозрачности и другим внешним свойствам.
3. Характеристика техногенного воздействия на подземные воды (загрязнение подземных вод)
В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей степени ориентируется на подземные воды. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду и подземные воды подвергаются загрязнению. Техногенные компоненты обнаруживаются уже не только в верхних, слабо защищенных, водоносных горизонтах, но и в глубоких артезианских резервуарах.
Под антропогенным загрязнением подземных вод понимают ухудшение качества воды (химических, физических, биологических свойств). Антропогенное влияние на подземные воды стало особенно ощутимым в текущем столетии в связи с развитием и интенсификацией промышленности и сельского хозяйства, ростом крупных городов и расширением урбанизированных территорий. Оно проявляется в истощении запасов подземных вод и ухудшении их качества; при этом в подземных водах может увеличиться содержание компонентов, характерных для природных подземных вод (хлориды, сульфаты, железо и др.), но могут также появиться компоненты и соединения, связанные исключительно с деятельностью человека — поверхностно-активные вещества, ядохимикаты, синтетическая органика и др.
Понятие "загрязнение" относится, прежде всего, к подземным водам питьевого назначения. Качество воды питьевого назначения должно удовлетворять гигиеническим нормам, предусматривающим безопасность воды в эпидемическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства. Соответственно этому государственным стандартом установлены показатели качества воды: 1) микробиологические; 2) содержания токсических химических веществ; 3) органолептические.
Химическое загрязнение подземных вод связано с поступлением промышленных сточных вод, утечками технологических жидкостей, растворением атмосферными осадками сырья, твердых отходов и продуктов промышленности, загрязнением атмосферного воздуха, неправильным использованием сельскохозяйственных удобрений и ядохимикатов. Для современного промышленного производства характерно разнообразие состава сырья, продуктов, сточных вод, отходов (именно это определяет многочисленность веществ, которые могут поступать в водоносный горизонт). На участках химического загрязнения в подземных водах обнаружены тяжелые металлы, нефтепродукты, синтетические органические соединения, хлориды, сульфаты, фтор, мышьяк, азот и многие другие вещества. Показатели химического состава и химических свойств воды, которые целесообразно определять в районе воздействия сточных вод и отходов, специфичны для различных предприятий.
Биологическое загрязнение подземных вод вызывается микроорганизмами, поступающими при инфильтрации фекальных и коммунально-бытовых сточных вод из выгребных ям, канализационной сети, скотных дворов, полей фильтрации, а также при использовании береговыми водозаборами загрязненных речных вод. Из мелководных водохранилищ и прудов-охладителей с теплой водой могут проникать сине-зеленые водоросли и другая микрофлора по водоносному горизонту в водозаборные скважины, находящиеся на расстоянии десятков метров и более от берега. Эти микроорганизмы вызывают обрастания трубопроводов, резервуаров и ухудшают качество воды.
Разнообразные органические вещества, поступающие в подземные воды с коммунально-бытовыми сточными водами и отходами, а также из отходов пищевой промышленности, стимулируют интенсивный рост и активность микроорганизмов в водоносном горизонте, что приводит к дополнительному ухудшению качества воды.
Радиоактивное загрязнение подземных вод ураном, радием, стронцием, цезием и другими элементами в основном является следствием ядерных взрывов, поступления сточных вод с предприятий, добывающих или использующих радиоактивные вещества.
Тепловое загрязнение подземных вод возникает на участках прудов-охладителей нагретых промышленных вод, при сбросе в скважины нагретых вод из систем кондиционирования, а также на участках, где береговые водозаборы используют речные воды с повышенной температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.
Загрязнение подземных вод не является локальным процессом, оно тесно связано с загрязнением окружающей природной среды в целом. Содержащиеся в подземных водах зоны активного водообмена загрязнения в конечном итоге попадают в реки и озера (области разгрузки).
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 происходит 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.
4. Охрана подземных вод
Охрана подземных вод — это система мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения и истощения вод; при этом ставится цель сохранить такое качество и количество вод, которое позволяет использовать их в народном хозяйстве.[[6]] Основными объектами охраны являются эксплуатируемые водоносные горизонты и водозаборы хозяйственно-питьевого назначения.
Охрана подземных вод от загрязнения представляет собой сложную задачу, что связано с необходимостью не столько заранее обнаружить, сколько своевременно предупредить возможность поступления загрязнителя в водоносный пласт. В противном случае загрязнение подземных вод обнаруживается с запозданием и ликвидация его становится делом сложным, дорогостоящим, а порой и просто невозможным. Поэтому охрана водозаборов подземных вод должна предусматривать разнообразные профилактические и другие защитные мероприятия, в числе которых организация зон санитарной охраны водозаборов — важный, хотя и не единственный элемент.
Охрана подземных вод включает в себя несколько аспектов, это и комплекс мер по минимизации отрицательного воздействия на подземную гидросферу (то есть разработка мероприятий по защите подземных вод от загрязнения), и комплекс мер правового законодательства по охране природных ресурсов, в частности статья 124 Водного кодекса РФ, и экологическое страхование.
Мероприятия по охране подземных вод от загрязнения подразделяются на:
- профилактические, направленные на сохранение естественного качества подземных вод;
- локализационные, препятствующие увеличению и продвижению создавшегося в водоносном горизонте очага загрязнения; восстановительные, проводимые для удаления загрязнений из водоносного горизонта и восстановления природного качества подземных вод.
Опыт показывает, что для осуществления мероприятий по ликвидации загрязнения подземных вод требуются большие средства; кроме того, возникают технические трудности, связанные с необходимостью очистки откачиваемых загрязненных подземных вод из-за невозможности их использования или сброса в водоем. Между тем методы очистки подземных вод от химических загрязнений разработаны недостаточно и также требуют больших эксплуатационных затрат вследствие большого объема подлежащих очистке подземных вод. Если очаг загрязнения в водоносном горизонте имеет большой объем, ликвидация загрязнения становится практически неосуществимой. Поэтому основным направлением в борьбе с загрязнением подземных вод должно быть осуществление системы профилактических мер, учитывающих тесную связь подземных вод с поверхностными.