Геоэкологическая оценка природной защищенности подземных вод от загрязнения (на примере системы верхнего межморенного водоносного горизонта Калининградской области) - Автореферат

В то же время высокий уровень промышленной и сельскохозяйственной освоенности территории приводит к загрязнению не только грунтовых, но и напорных межпластовых вод (Инф. бюллетень…, 2006-2010; Рег. инф. бюлл. Геологическая среда во множестве случаев препятствует проникновению загрязняющих веществ с поверхности, что и определяет природную защищенность подземных вод. Под защищенностью подземных вод принято понимать способность верхней части геологической среды к сохранению состояния подземной гидросферы, определяемую, в первую очередь, перекрытостью водоносного горизонта слабопроницаемыми отложениями, препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные воды (Гольдберг, 1984, 1987). Изучение защищенности подземных вод от загрязнения и устойчивости к антропогенному воздействию служит одним из инструментов регулирования отношений между компонентами геоэкосистем, важным звеном в разработке основ рационального использования и охраны водных ресурсов и необходимым элементом геоэкологического анализа региональных проблем. Особое значение имеют фондовые отчеты Калининградской гидрогеологической экспедиции (КГЭ), ОАО "Запводпроект", проектного бюро "Нимб": описания около 2000 буровых скважин, результаты детальной разведки подземных вод в различных районах области, рабочие проекты разведывательно-эксплуатационных скважин для водоснабжения, строительства, реконструкции и расширения объектов водоснабжения населенных пунктов Калининградской области, информационные бюллетени о состоянии недр на территории Калининградской области, Государственные доклады и бюллетени о санитарно-эпидемиологической обстановке.Для оценки природной защищенности подземных вод от загрязнения автором применен системный подход, позволяющий избежать главного недостатка научной дифференциации, разрывающей единый объект исследования на его отдельные части. Зекцером (2001), под защищенностью подземных вод от загрязнения понимается "свойство природной системы, позволяющее сохранить на прогнозируемый период состав и качество подземных вод соответствующими требованиям их практического использования". В основу концепции защищенности подземных вод было положено понимание того обстоятельства, что благодаря сочетанию различных природных условий в одних районах степень риска загрязнения выше и потенциально водоносные горизонты менее защищены, а в других - степень риска загрязнения меньше и, соответственно, выше защищенность. В связи с тем, что для полноценной количественной оценки защищенности, основанной на расчете времени движения загрязняющих веществ до уровня подземных вод недостаточно данных о физико-механических свойствах водоупорных пород, в работе принят приближенный, полуэмпирический подход к количественной оценке защищенности подземных вод от загрязнения. Соотношение уровней грунтовых вод и напорных вод московско-валдайского горизонта является важным компонентом оценки защищенности подземных вод, поскольку при более низком уровне напорных вод по сравнению с уровнем грунтовых вод будет наблюдаться сокращение срока проникновения загрязняющих веществ, что уменьшает степень защищенности напорных подземных вод.Значительная часть Калининградской области характеризуется хорошими защитными свойствами верхнего водоупора московско-валдайского водоносного горизонта и низкой вероятностью загрязнения в пределах расчетного срока эксплуатации водозаборов (M?с>10 м., ту>30 лет). Ареалы со слабыми защитными свойствами верхнего водоупорного горизонта (M?с<10 м) располагаются в зоне развития водно-ледниковых и конечно-моренных отложений, в долинах крупных рек (Преголи, Немана, Лавы и др.), на побережьях морей и заливов, часто включая устьевые участки рек - Деймы, Мамоновки, Нельмы, Приморской и характеризуются значительно меньшими сроками проникновения загрязняющих веществ. Наибольшую опасность представляют участки площадью около 60 км2 (0,64 % площади распространения горизонта) с определенным сроком проникновения загрязняющих веществ до 5 лет: гг. Совместный учет мощности и литологического состава пород, слагающих верхний водоупор, соотношения уровней напорных и грунтовых вод, условного времени проникновения загрязняющих веществ позволил выделить следующие категории защищенности московско-валдайского водоносного горизонта. · Незащищенные - связаны с областями развития маломощных отложений основной морены или проницаемых водно-ледниковых и конечно-моренных отложений, с речными долинами, морскими побережьями на территории Светловского, Балтийского, Светлогорского городских округов, Гвардейского, Полесского, Зеленоградского, Гурьевского районов В пределах территорий такого типа возможно бактериальное, азотное загрязнение, загрязнение пестицидами, макрокомпонентами и т.д., поэтому сооружение водозаборов, организация производств с опасными отходами проблематично.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Защитные свойства верхнего водоупорного слоя (характеризующегося различной мощностью, литологией и проницаемостью) в совокупности оцениваются через значение приведенной мощности (M?с). Эта величина позволяет выразить мощность разнообразных пород верхнего водоупора через мощность слабопроницаемых пород - глин, тяжелых суглинков с коэффициентами фильтрации менее 10-3 м/сут.

2. Значительная часть Калининградской области характеризуется хорошими защитными свойствами верхнего водоупора московско-валдайского водоносного горизонта и низкой вероятностью загрязнения в пределах расчетного срока эксплуатации водозаборов (M?с>10 м., ту>30 лет). Ареалы со слабыми защитными свойствами верхнего водоупорного горизонта (M?с<10 м) располагаются в зоне развития водно-ледниковых и конечно-моренных отложений, в долинах крупных рек (Преголи, Немана, Лавы и др.), на побережьях морей и заливов, часто включая устьевые участки рек - Деймы, Мамоновки, Нельмы, Приморской и характеризуются значительно меньшими сроками проникновения загрязняющих веществ.

Диапазон условного времени проникновения загрязняющих веществ в московско-валдайский водоносный горизонт в регионе колеблется от одного года до 200 и более лет. На участках распространения гидрогеологических окон возможна непосредственная фильтрация загрязненных вод в водоносный горизонт. Срок их проникновения может составить от нескольких дней до нескольких месяцев. Площадь подобных участков составляет всего 0,05 % площади распространения исследуемого горизонта (4,4 км2). Наибольшую опасность представляют участки площадью около 60 км2 (0,64 % площади распространения горизонта) с определенным сроком проникновения загрязняющих веществ до 5 лет: гг. Светлый, Светлогорск, Черняховск, пос. Приморск, Прибрежный, Нивенское, Переславское, Озерки.

3. Распространению загрязнения в московско-валдайский водоносный горизонт способствуют незначительная величина его напора и неглубокое расположение уровней грунтовых вод. В результате создаются предпосылки для рассеянного перетока грунтовых вод (наиболее часто подвергающихся загрязнению) в межморенные напорные воды.

4. Совместный учет мощности и литологического состава пород, слагающих верхний водоупор, соотношения уровней напорных и грунтовых вод, условного времени проникновения загрязняющих веществ позволил выделить следующие категории защищенности московско-валдайского водоносного горизонта.

· Незащищенные - связаны с областями развития маломощных отложений основной морены или проницаемых водно-ледниковых и конечно-моренных отложений, с речными долинами, морскими побережьями на территории Светловского, Балтийского, Светлогорского городских округов, Гвардейского, Полесского, Зеленоградского, Гурьевского районов В пределах территорий такого типа возможно бактериальное, азотное загрязнение, загрязнение пестицидами, макрокомпонентами и т.д., поэтому сооружение водозаборов, организация производств с опасными отходами проблематично.

· Условно защищенные - связаны с озерно-ледниковыми отложениями и отложениями основной морены, обладающими значительной мощностью и слабой проницаемостью. Наиболее широко распространены условно-защищенные подземные воды на территории Гвардейского, Полесского, Багратионовского, Гусевского, Черняховского, Краснознаменского, Зеленоградского, Гурьевского районов. Потенциально возможно загрязнение аммонийного типа, макрокомпонентами, нефтепродуктами.

· Защищенные - преимущественно связаны с районами распространения очень мощных и слабопроницаемых отложений конечной и основной морены, озерно-ледниковых отложений. Территории, охарактеризованные как защищенные, распространены на юге области в Правдинском, Озерском, Багратионовском, Нестеровском, Гусевском, Черняховском районах. Природные свойства геологической среды предотвращают загрязнение подземных вод.

Не защищены от загрязнения подземные воды на 18 % площади распространения московско-валдайского горизонта, условно-защищены - на 38 %, защищены - на 44 %.

5. Разработка месторождений нефти и строительных материалов уменьшает степень защищенности подземных вод и формирует предпосылки для возникновения конфликтов природопользования: · на месторождениях нефти: Малиновское, Семеновское, Славинское, Западно-Ушаковское, Северо-Славинское, Северо-Красноборское, Исаковское;

· на месторождениях песчано-гравийного материала: Комсомольское, Каштановское, Ушаковское, Ровное, Куйбышевское, Пушкарево, устье р. Преголя, Каменское, Февральское, Шолохово, Дмитриевка;

· на месторождении строительных песков Лесное II;

· на месторождениях глин Москвино и Совхозное.

На Гурьевском, Светловском, Черняховском месторождениях питьевых подземных вод, 1-м участке Железнодорожного и 3-м участке Светлогорского месторождений, участке Мечниково воды московско-валдайского водоносного горизонта не защищены от загрязнения. Активная эксплуатация подземных вод на этих месторождениях вызовет снижение напорного уровня, образование депрессионной воронки и ускорение процесса миграции загрязняющих веществ в водоносный горизонт.

На полигонах захоронения ТБО в пос. Ал. Космодемьянского, г. Гурьевске, Полесске, пос. Ельники, Новая Деревня, Саранское, Придорожное (Липовка) московско-валдайский водоносный горизонт не защищен от загрязнения и будет происходить быстрое проникновение инфильтрата в подземные воды.

6. Анализ особенностей строения и функционирования системы верхнего межморенного водоносного горизонта и его защищенности от загрязнения подтвердил необходимость осуществления профилактических охранных мероприятий: своевременного утверждения и строгого соблюдения зон санитарной охраны на водозаборах, ликвидации заброшенных скважин и колодцев, рекультивации земель и ликвидации несанкционированных свалок ТБО, запрета размещения предприятий с опасными отходами в пределах незащищенных от загрязнения территорий, в особенности на участках выявленных гидрогеологических окон.

Выявленная пространственная дифференциация территории региона по степени защищенности от загрязнения московско-валдайского горизонта позволяет выполнить оптимизацию расположения контрольных пунктов наблюдения за состоянием подземных вод, дополнив существующую сеть мониторинга на участках незащищенных от загрязнения.

В изданиях, рекомендованных ВАК: 1. Михневич Г.С., Гриценко В.А. Прогноз изменений качества подземных вод Калининградской области // Естественные и технические науки. М.: "Компания Спутник ", 2008. №4 (36). С. 246-250 (автора - 0,15 п.л.).

2. Михневич Г.С. Оценка защищенности подземных вод калининградской области от загрязнения // Вестник Российского государственного университета им. Иммануила Канта. Серия естественные науки. Калининград: Изд-во РГУ им. И. Канта, 2010. Вып. №1. С. 93-101 (автора - 0,5 п.л.).

В иных изданиях (статьи и материалы конференций): 3. Михневич Г.С. Запасы и охрана подземных вод Калининградской области // Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона / под ред. В.В. Орленка. Калининград: Изд-во КГУ, 2002. С. 190-193 (автора - 0,18 п.л.).

4. Михневич Г.С. Природная защищенность подземных вод и возможность ее оценки для Калининградской области // Проблемы географических наук: материалы постоянных научных семинаров. Калининград: Изд-во КГУ, 2002. С. 27-30 (автора - 0,25 п.л.).

5. Михневич Г.С. Природная защищенность подземных вод Калининградской области // Физические проблемы экологии (Экологическая физика): тезисы докладов. М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 59 (автора - 0,1 п.л.).

6. Михневич Г.С. Экологические проблемы использования подземных вод Калининградской области // Материалы международной научной конференции "Инновации в науке и образовании - 2004". Калининград: КГТУ, 2004. С. 49-50 (автора - 0,1 п.л.).

7. Ельцина Г.Н., Михневич Г.С. Природная защищенность подземных вод Калининградской области // Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона / под ред. В.В. Орленка. Калининград: Изд-во КГУ, 2005. С. 67-73 (автора - 0,18 п.л.).

8. Ельцина Г.Н., Михневич Г.С. Мониторинг качества подземных вод // Геоэкология и природопользование: труды XII съезда РГО. Т.4. Спб.: РГО, 2005. С. 176-179 (автора - 0,1 п.л.).

9. Михневич Г.С. оценка защищенности подземных вод среднерусско-валдайского водоносного горизонта Калининградской области / Электронный журнал "Исследовано в России", 162, 1509-1519, 2006. URL: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/162.pdf (автора - 0,7 п.л.).

10. Михневич Г.С. Оценка литологической защищенности среднерусско-валдайского водоносного горизонта Калининградской области // Сб. Ученые записки РГО (Калининградское отделение). Калининград: РГУ им. И. канта, РГО, 2006. Т. 4. С. 1G-1-1G-5 (автора - 0,3 п.л.).

11. Михневич Г.С., Новикова Е.П., Гриценко В.А. Компьютерное моделирование миграции загрязнителей с поверхности до первого водоносного горизонта // Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона / под ред. В.В. Орленка. Калининград: Изд-во РГУ им. И. Канта, 2007. С. 124-129 (автора - 0,12 п.л.).

12. Михневич Г.С., Гриценко В.А. Полуэмпирическая оценка природной защищенности подземных вод Калининградской области // "Физические проблемы экологии (Экологическая физика)" / под ред. В.И. Трухина, Ю.А. Пирогова, К.В. Показеева. М.: МАКС Пресс, 2009. Т. 16. С. 213-222 (автора - 0,63 п.л.).

Размещено на .ru