CC BY
234
Статья
Раздел VI
РЕДАКЦИОННЫЙ ПОРТФЕЛЬ
УДК 556.34: 550.46/42
АНОМАЛИИ ПРИРОДНОГО СТРОНЦИЯ В ПИТЬЕВЫХ ВОДАХ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ
А.В. ЕРШОВ, И.И. СИЛИН, Ю.С. КРИВОВА, Т.И. ГУБАРЕВА*
Анализ качества подземных вод, основных источников питьевого водоснабжения в Калужской области, выявил точечные загрязненные водные объекты (водозаборные скважины) и площадные ареолы, связанные с природными аномалиями. Эксплуатационные комплексы приурочены к каменноугольным и верхнедевонским известнякам, доломитам, мергелям, пескам, залегающим на глубинах 20-150 м. На территории Центральных районов выделен ряд гидрогеохимических провинций, характеризующихся повышенным природным содержанием в питьевых водах фтора, железа, марганца, стронция общего, бария. Водоснабжение населения Калужской области ведется из карбонатных каменноугольных водоносных горизонтов юго-западной части Московского артезианского бассейна, особенности геологического строения которого известны. В геологическом разрезе осадочных пород бассейна выделяются водоносные и экранирующие горизонты, обогащенные этими элементами. Озабоченность для водопользователей представляет стронций, в связи с высоким классом опасности и сложностью очистки от него питьевых вод.
Провинция стронциевосодержащих вод, используемых в хозпитьевом водоснабжении отхватывает территории Московской, Смоленской, Калужской, Орловской, Брянской, Тульской, Рязанской и ряда др. областей. Аномальные содержания общего стронция в Калужской области (до 15-45 мг/л) выявлены в южных и северных районах и приурочены к озерско-хованскому комплексу верхнего девона и к упинскому, бобриковско-тульскому и окско-тарусскому водоносным горизонтам. Основным источником поступления стронция служит озерско-хованский комплекс, откуда через «гидравлические» окна, зоны дробления загрязненная вода переливается в вышележащие горизонты. Такая схема имеется в речных долинах и на их склонах.
В Калужской области проведен комплекс поисковооценочных работ для обеспечения водой питьевого качества сельских населенных пунктов в Ульяновском и Хвастовичском районах. В Хвастовичском районе повышенные содержания этого элемента выявлены в д.д. Буда, Милеево, Подбужье, Пеневичи, Хвастовичи; в Ульяновском - в д.д. Крапивна, Мелехово, Гори-цы, Колосово, Поляна, Ульяново; в Козельском - в долине р. Жиздра. Кроме того, аномалии стронция стабильного ранее были обнаружены в Боровском районе - г.г. Балабаново, Обнинске и прилегающих территориях. Широкая распространенность аномалий стронция привела к необоснованной терпимости санитарногигиенического и геологического надзора к сложившейся ситуации. По нашим расчетам, выполненным по американской технологии (UPA US), риску заболевания от постоянного употребления стронциевой воды на севере области подвержен каждый десятый житель [1]. Стронций преимущественно накапливается в организме детей до четырехлетнего возраста, когда идет активное формирование костной ткани. Рабочие стронциевых производств заболевают сердечно-сосудистыми болезнями. При этом заболеваемость пропорциональна стажу работы. Имеется слабая прямая корреляция между частотой онкозаболеваний и уровнем в почве валовых количеств стронция. Стронций активно накапливается в растительном пищевом сырье, молоке, и по трофической цепи попадает в организм человека.
О широком распространении стронция в осадочных породах Калужской и сопредельных областей известно давно. Геологами выделены Московская целестиновая провинция и гидрогеохимическая провинция стронций содержащих подземных вод. На территории области наиболее близкими к горизонту пресных вод
источниками стронция являются верхнедевонские и нижнекаменноугольные отложения с целестин-гипсовой и целестин-кальцитовой минерализацией.
Основной эксплуатационный разрез региона - веневско-тарусский терригенно-карбонатный водоносный комплекс нижнего карбона [2], - на севере области залегает на глубине до 100 м. Перекрывается водоносный комплекс стешевскими водоупорными глинами. От верхнедевонского комплекса, залегающего на глубине 150-180 м, он отделен малевским глинистым водоупо-ром, упинским карбонатным водоносным горизонтом и бобри-ковско-тульским терригенным водоносным комплексом. Водо-обильность алексинско-тарусского комплекса зависит от степени трещиноватости известняков. Величина водопроводимости карбонатных пород на большей части территории не превышает 200 м2/сут. В сводах структурных поднятий, а также в зонах тектонических трещин, она значительно возрастает. Максимальная водо-проводимость приурочена к участкам трещиноватых пород в древних погребенных долинах, к современным долинам малых рек Протвы, Суходрева, Лужи, Угры и др. Питание водоносного комплекса происходит счет инфильтрации атмосферных осадков. В долинах рек, кроме инфильтрационного питания, существенную роль играет разгрузка речных вод в подземные водоносные горизонты в период паводков.
Помимо дренирующего влияния рек на формирование пьезометрической поверхности и напора водоносного комплекса большое влияние оказывает интенсивная эксплуатация водозаборов гг. Калуги, Обнинска, Боровска, Малоярославца, Мосальска, Спас-Деменска, Белоусово, пос. Ермолино. В результате эксплуатации водозаборов с объемом добычи, превышающей объем атмосферного питания, произошла сработка емкостных запасов алексинско-тарусского водоносного комплекса, из-за чего в районе гг. Балабаново, Обнинска, Малоярославца, Кирова и др. образовались депрессионные воронки с понижением уровней до 42 м.
Все известные аномалии стронция и других «природных» элементов приурочены к образовавшимся пьезометрическим воронкам. Причиной этого стало нарушение естественной гидродинамики и геохимии подземных вод. В результате геохимических исследований, проведенных на водозаборах севера Калужской области, установлены некоторые закономерности формирования качества питьевых вод, которые могут иметь аналогию и на др. водозаборах Московского артезианского бассейна [1, 3].
По данным геологической съемки масштаба 1:50000, особенности распределения микрокомпонентов в этой части разреза следующие: большинство тяжелых металлов имеют повышенные концентрации в глинистых породах тульской, алексинской, михайловской, стешевской, верейской и каширской свит (N1, Со, Ті, V, Сг, 7г, Си, РЬ, Мо, Оа, I); для карбонатной части каменноугольных отложений характерны пониженные значения всех микрокомпонентов, кроме марганца и стронция; песчаная часть разреза близка по значениям к карбонатной части. В процессе съемочных работ были выявлены локальные стратиформные геохимические аномалии. В мергелях стешевской свиты содержание хрома выше фона в 8 раз, никеля - в 40 раз, йода - в 10 раз; в известняках михайловской свиты на глубине 101-102 м содержание стронция превышает фон в 11 раз. Высокие концентрации меди, свинца, никеля, молибдена и цинка отмечены в глинах стешевской свиты, источником которых являются синге-нетичные и сорбционные сульфиды. В ряде скважин встречены локальные геохимические аномалии марганца, никеля, хрома, молибдена, меди, свинца, цинка, иттрия, природа которых не ясна. Воды алексинско-тарусского водоносного комплекса в естественных условиях пресные, минерализация их 240-500 мг/л, по химическому составу гидрокарбонатные кальциево-магниевые и магниево-кальциевые с общей жёсткостью 4,8-7,9 мг-экв/л и рН 6,0-7,7. Содержание сульфатов в воде находится в пределах 26,7-90,3 мг/л, железо колеблется от 0,3 до 5,7 мг/л. Сопутствующий железу марганец иногда превышает ПДК. Содержание
* Калужский филиал Московского гуманитарно-экономического ун-та
А.В. Ершов, И.И. Силин, Ю.С. Кривова и др.
фтора меняется от 0,01 до 2,4 мг/л, при средних значениях 0,51,0 мг/л. Содержание других микрокомпонентов (медь, цинк, молибден, мышьяк и др.) ниже норм ПДК. Исключение составляет бор с концентрациями 0,13-0,68 мг/л. Содержание стронция стабильного менее 5 мг/л.
В многолетнем цикле химический состав подземных вод горизонта за пределами групповых водозаборов почти не изменился. Отмечаются сезонные колебания, связанные с весенним паводком и снеготаянием. В то же время в результате интенсивной эксплуатации 18 водозаборов в районе гг. Обнинск и Балаба-ново сформировалась локальная пьезометрическая воронка, повлиявшая на гидродинамику и качество подземных вод. Ниже приводим характеристику подземных вод по результатам мониторинга 4-х городских водозаборов, расположенных в центральной части Обнинской локальной пьезометрической депрессии.
Четыре водозабора, подающих подземные воды в город, состоят из 38 скважин, вытянутых цепочкой с севера на юг вдоль подножья левого склона долины р. Протвы на расстоянии 15 км. Северные водозаборы - Вашутинский, Самсоновский - располагаются выше, а южный Добринский - ниже города по течению реки. Водозабор Центральный расположен в черте города. Все они относятся к водозаборам речных долин, имеющих смешанное питание: меньшая часть подземных вод формируется за счет инфильтрации атмосферных осадков на водосборе, большая - за счет перетока из палеодолины р. Протвы. Запас воды определяется стоком бассейна р. Протвы, объем которого зависит от объема выпадающих осадков и площади водосбора.
Запасы подземных вод на водозаборах выше города меньше, чем на водозаборах, расположенных ниже по течению реки, так как в питании последних участвует водосбор бассейна р. Лужи, крупного правого притока площадью ~ 1000 км2. Фактическая добыча воды распределена между городскими водозаборами: три четверти всей воды отбирается на северных водозаборах и лишь одна треть - на южном Добринском водозаборе. Такой «перекос» в эксплуатации подземных вод ведет к снижению пьезометрического уровня промышленного водоносного горизонта на самом северном Вашутинском водозаборе более чем на 40 м.
Вдоль цепочки обнинских водозаборов в промышленном водоносном горизонте сформировался гидравлический уклон, направленный вверх по реке, в сторону, противоположную естественному стоку поверхностных и подземных вод.
Если сопоставить размеры депрессии, замеренные за последние 25 лет, то площадь депрессии, ограниченная гидроизопьезой с уровнем 120м, по данным специалистов НПО Гидро-спецгеология», равнялась 24 км2. В 1988 г. площадь депрессии в границах той же гидроизопьезы превысила 100 км2. С конца столетия и по настоящее время, по данным ГУП «Центргеомонито-ринг», влияние обнинской депрессии прослеживается на площади >200 км2 за счет междуречья Протвы - Нары. За то же время годовой объем добычи воды на обнинских водозаборах вырос с 7 млн.м3 в 1979 г до 18,8 млн.м3 в 1987 г, до 20,1 млн.м3 в 2004 г.
Между объемом добычи ^, млн. м3 ) и площадью пьезометрической воронки (8, км2) существует зависимость, описываемая уравнением:
8 = 0,5д2 (1)
Усредненная по депрессии зависимость величины понижения (Ь, м) от объема добычи ^, млн. м3) подземных вод аппроксимируется эмпирическим линейным уравнением вида:
Ь = 2д-11,5 (2)
Инверсионный поток речной воды, поступающий в подземный водоносный горизонт, компенсирует истощение запасов подземных вод на северных водозаборах и создаёт условия для переноса загрязнений из р. Протвы в городские водозаборы, так как на интервале перетока речных вод в подземные горизонты в
зонах санитарной охраны водозаборов сосредоточены все основ-
ные выпуски в реку промышленных и коммунальных сточных вод г. Обнинска, хранилища радиоактивных и химических отходов и многочисленные другие источники загрязнения, представляющие опасность для подземных вод. Пьезометрическая депрессия изменила гидродинамику и геохимию подземных вод, явилась причиной осушения вышележащих водоносных горизонтов, породы которых оказались в зоне аэрации. Окисление пород в зоне аэрации обусловило поступление в подземные воды растворимых продуктов, выносимых из водовмещающих пород. Взаимодействие природных и антропогенных факторов привело к
снижению качества воды до показателей, превышающих санитарно-гигиенические нормативы по стронцию, фтору, железу.
Для водозаборов речных долин существует три основных вида источников изменения качества: сама река в случае загрязнения поверхностных вод; преимущественно техногенные источники загрязнения на поверхности земли, особенно расположенные в ЗСО-П-Ш; природные источники геохимического облика, расположенные непосредственно в водоносном горизонте на удалении от водозабора, активизированные вследствие изменения гидродинамической и геохимической обстановки, а также в ниже- и вышележащих питающих водоносных горизонтах. Загрязнение поверхностных вод малых рек определяется соотношением естественного стока реки и плохо очищенных коммунальнопроизводственных и ливневых сточных вод. Сточные воды, сбрасываемые с очистных сооружений в р. Протву, значительно превышают допустимые нормативы качества (для реки рыбохозяйственного назначения: фосфаты - в 12 раз, ВВ - в 13 раз, БПК - в 50 раз, АПАВ - в 5 раз, Бе - в 4 раза, аммонийный азот - в 48 раз и др.). Известны случаи аварийного поступления в реку радиоизотопов цезия, стронция, стоков из навозохранилищ и др.
На рис. 1 приведен график кратности разбавления хозяйственных стоков в межень. Ниже г. Боровска (Роща), где начинается пьезометрическая депрессия, кратность разбавления понижается до значений 2-2,5 и более не увеличивается до устья. Скорость накопления хозяйственных стоков между створами реки Боровск - Обнинск опережает рост подземного стока, поэтому кратность разбавления на этом участке реки понижается в 35 раз.
4.5 т
Рис. 1. Кратность разбавления антропогенных стоков в р.Протве в межень
Между стоком реки в межень (Оме*., м3/с) и объемом хозяйственных стоков (Охоз,м3/с) имеется эмпирическая количественная зависимость, в виде линейной функции, являющейся частным случаем идеального уравнения смешения А.И. Огильви (рис. 2):
Омеж. = 2,46Охоз. + 1,66 (3)
Чтобы понять причину столь резкого снижения кратности разбавления воды на интервале от г. Боровска до г. Обнинска, рассмотрим структуру стока этого интервала долины р. Протвы, который является зоной санитарной охраны (ЗСОІІІ) обнинских водозаборов (Третий пояс ЗСО установлен в 3-5 км от русла реки в обе стороны и имеет площадь 379 км2).
Рис. 2. Зависимость стока р. Протвы от объема хозяйственных стоков в межень
А.В. Ершов, И.И. Силин, Ю.С. Кривова и др.
Структура земель Боровского района и г. Обнинска, на площади которых размещена санитарно - охранная зона обнинских водозаборов, представлена в табл. 1.
Таблица 1
Структура земель Боровского района и г. Обнинска по состоянию на 2000 г, км2
Показатели Боровский р-н г. Обнинск Всего В т.ч.по типу ландшафтов
е и В § о * Ö и ч О Загрязняющие сток
Общая площадь 631 43 674
Леса 223,6 12,9 236,5 236,5
Пастбища 23,8 0,2 24 24
Сенокосы 14,6 0,2 14,8 14,8
Многолетние насаждения 11,5 3,4 14,9 14,9
Болота 5,3 0,1 5,4 5,4
Под водой 9,2 0,1 9,3 9,3
Пашня 195,1 1,2 196,3 196,3
Под застройкой 13,7 21,0 34,7 34,7
Под дорогами, улицами, прогонами 14,0 2,6 16,6 16,6
Прочие освоенные 120,2 1,4 121,6 121,5
Итого 304,9 369,1
На территории ЗСО-ІІІ и прилегающих к ней земель преобладают антропогенные элементарные ландшафты, загрязняющие сток атмосферных осадков. Расчетный естественный сток с территории водосбора между п. Сатино и г. Обнинском составляет 3,9 м3/с. За вычетом подземного стока, который составляет 24%, поверхностный сток составит: 3,9x0,76=2,96 м3/с. Из них на очищающие ландшафты приходится 2,96х0,45=1,33м3/с, а на загрязняющие ландшафты - 1,63 м3/с. Отсюда коэффициент разбавления поверхностного стока за счет соотношения антропогенных и природных ландшафтов (ландшафтный коэффициент разбавления) составит: 1,33 : 1,63 = 0,8. К объему загрязненного стока с территории ЗСО-ІІІ и прилегающих к ней площадей необходимо прибавить коммунально-производственный сток с очистных сооружений в объеме 1 м3/с. Тогда уточненный объем загрязненных сточных вод с территории ЗСО - ІІІ и прилегающих площадей составит 2,63 м3/с против 1,33 м3/с очищенных поверхностных вод, поступающих с этой же территории. Отсюда расчетный коэффициент разбавления для склонового стока ЗСО - ІІІ будет равен: 1,33 : 2,63=0,5.
Геохимическое опробование стока позволило выявить в бассейне среднего течения р. Протвы около 30 комплексных геохимических аномалий. Почти все гидрогеохимические аномалии сопровождаются аномалиями в донных осадках. В целом состав выделенных аномалий отражает характер хозяйственного освоения этой территории. В обобщенном виде уровни концентраций загрязняющих веществ в воде и донных отложениях р. Протвы показаны на диаграмме рис.3. Отчетливо выделяются два крупных района с высокой техногенной нагрузкой на реку: 1 -бассейн среднего течения реки Протвы в районе г. Верея и бассейна р. Исьмы на территории Московской области, 2 - бассейн среднего течения р. Протвы на территории Калужской обл. На фоне высокой антропогенной нагрузки основной причиной загрязнения речного стока является необеспеченность санитарной охраны геологической среды и очистки хозяйственных стоков.
Поскольку в подземных водах некоторых водозаборов (Ба-лабаново, Ермолино, Вашутинского, Самсоновского, Белоусов-ского) концентрация стронция значительно выше, чем в речной воде, можно предположить, что образование в реке аномалии стронция связано с выпусками сточных вод, состоящих в основе из воды этих водозаборов. Стронцием загрязнены хозяйственные стоки гг. Обнинска и Белоусово. Синхронность графиков позволяет определить количественную взаимосвязь параметров распределения стронция в речной воде и стоках. С вероятностью Я2 = 0,87 она аппроксимируется экспоненциальной зависимостью вида:
Свода = 0,04 е 0,67 Сстокн , (4)
где Свода - концентрация 8г в речной воде; Сстоки -
концентрация 8г в коммунально-производственных стоках.
Территория с повышенным содержанием стронция в поверхностном стоке располагается в районе г. Обнинска (рис.4).
Борома Ермолино Обмимс* Белоусмо Жуков Выссюиипи Протвино
Рис. 4. Концентрация стронция в р. Протве и в хозяйственных стоках поселений
Загрязнение подземных вод. Устойчивое снижение качества подземных вод обнинских водозаборов обусловлено высокой общей щелочностью, железом, стронцием, фтором и тритием. Другие показатели качества имеют подчиненное значение.
Аномалия стронция общего и фтора в подземных водах ве-невско-тарусского водоносного комплекса приурочена к излучине р. Протвы в районе г. Балабаново, п. Балабаново-1, Ермолино, Вашутино, г. Обнинск, что обусловлено особой неотектониче-ской структурой этого участка, расположенного на пересечении широтных и меридиональных зон разломов, а также высокой техногенной нагрузкой на окружающую среду. Частые меандры русла подчеркивают тектоническую инфраструктуру палеодолины реки, влияющую на водопроводимость пород и геомиграци-онные процессы. На участке широтного простирания русла аномалия разрывается и вновь появляется на субмеридиональных и диагональных отрезках. Пространственно разрыв совпадает с глубокой частью пьезометрической воронки. На гидрогеологическом разрезе I-I, ориентированном вдоль долины р. Протвы, совмещенном с графиком распределения элементов в подземных водах разрыв аномалии стронция приурочен к куполовидному поднятию в осадочных породах на изгибе склона палеорельефа. Частые изгибы пластов имеют тектоническую природу, что подтверждается высокой водопроводимостью водоносных пород -более 3000 м2/сут. В водах глубокой части воронки (скв.72-65) наблюдается повышенное содержание полиметаллов, а аномальные концентрации стронция и фтора смещены относительно центра депрессии к флангам. Аномалия техногенного трития расположена южнее - на ближних к городу водозаборах Центральном и Самсоновском.
Учитывая сложный состав отходов, поступающих в подземные воды от предприятий г. Обнинска, можно использовать тритий в качестве трассера техногенного потока загрязнения, что позволяет увереннее отличать природные источники от техногенных аналогов. С позиций трассера, аномалии полиметаллов, стронция и фтора имеют природный источник. Стронций и фтор поступают в подземные воды в результате растворения целестина и флюорита веневско-тарусского подгоризонта при понижении пьезометрического уровня ниже кровли водоносного горизонта (абс. отм. 110-100м). При большем понижении уровня водоносного горизонта (абс. отм. 90-80м) ускоряется растворение сульфидов михайловского терригенного подгоризонта. Железо в подземных водах, судя по рис. 5, имеет два типа источников.
А.В. Ершов, И.И. Силин, Ю.С. Кривова и др.
Техногенные источники (как у трития), существенно влияют на железистость вод Центрального и Самсоновского месторождений. Далее к северу содержание железа в воде становится менее упорядоченным, так как возрастает относительный вклад природных источников в виде сульфидного, гидрокарбонатного, гидрозакисного и гидроокисного железа. Содержание стронция в воде в значительной мере контролируется её сульфатностью: при повышении в воде сульфат-иона содержание стронция в связи с низкой растворимостью целестина понижается. Гидрокарбонатные углекислые воды, напротив, местами значительно обогащены стронцием, так как Sr(HCÜ3)2 растворяется лучше, чем Са(СОз)2. Благоприятные условия для миграции создаются также и в хло-ридных водах, поскольку в них отсутствуют осадители стронция. Соотношение Ca/Sr на водозаборах всегда <100, часто <10.
I 2,1
1.8
-F«
ЗН
/у.аУ\АТчГУ
16.
* с
4*
12
10
* л « * Л # Л 4 '*9 ¡г РФ ч* * *
л 4*1 ® ч> V -С* ОМПИМ
Рис. 5. Тритий и железо в подземных водах водозаборов г. Обнинска.
При повышении минерализации воды содержание стронция в воде в целом возрастает, а при повышении мутности воды -падает. Мутность воды зависит от выпадения атмосферных осадков и притока речных вод. В обобщенном виде эта особенность накопления стронция (С$г) в подземных водах может быть выражена через эмпирическое линейное уравнение, в котором в качестве аргумента используется индикаторное отношение взвешенной (Свзв.) и ионной (Сионн.) фаз водного потока (рис. 6):
CSr = - 3601 (Свзв./ Сионн.) + 15
(5)
у •-3601 ¿7** 14.90 R2 -1.00
о 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0,0025 0.003
Сиутм/Спл. ост
Рис. 6. Зависимость концентрации стронция от соотношения взвешенной и ионной фаз подземного стока.
Оба параметра, использованные в формуле 5 ( Свзв и Сионн-), зависят от динамического уровня воды в водоносном горизонте, поэтому и концентрация стронция может быть выражена как функция режима уровней. Приблизительная эмпирическая формула для расчета допустимого понижения динамического уровня водоносного горизонта в пределах обнинской аномалии стронция приведена на рис. 7. Содержание стронция в воде можно прогнозировать также по величине превышения объема добычи воды из скважины (р) над модулем гидродинамического и гидрохимического равновесия, равного примерно 0,8% от величины коэффициента водопроводимости пород (Мр=0,008Кт). Соотношение концентрации 8г (мг/л) и модуля геохимического равновесия р/0,008Кт определено для пород с проводимостью Кт> 2000 м2/сут. и Кт<1000м2/сут (табл. 2). Водопроводимость более 2000 м2/сут. характеризует участки трещиноватых водоносных пород с повышенной скважностью.
Наряду с пластовыми водами здесь присутствуют трещинные воды неотектонических зон дробления, которые обеспечивают высокие фильтрационные свойства пород. В случае превышения объема добычи над модулем гидродинамического и гидрохимического равновесия происходит ускорение фильтрации подземных вод по простиранию и падению зоны трещин, которая
пересекает породы разного минерального состава. Поэтому мик-рокомпонентный состав вод в зонах трещиноватости отличается от воды в пределах монолитных пород.
I,г
« ю
у * 0,11х ♦ 3,44 R^O.33
15 20
Рис. 7. Зависимость концентрации стронция от величины понижения уровня водоносного горизонта
Таблица 2
Таблица расчета величины превышения добычи воды над модулем равновесия
я к л м и о н о Г'Ы в м 0,008Km н о а m K со о о а S ю и S fc
2д 2000 16 2400 150 1,8 0,7
13с 2000 15 1737 116 6,6 0,9
65 2200 17,6 2103 120 7,8 2,5
71 3000 24 4217 176 2,4 0,5
я к л м и с Km 0,008Km н £ (7 Q/008Km s ю S fc
66 800 6,4 1097 171 3,6 3
62 600 4,8 1040 217 6,2 2,5
77 700 5.6 1380 246 39.2 2
На участках с водопроводимостью <1000 м2/сут. фильтрация воды идет вдоль пласта в условиях невысокой скважности. Когда объем добычи превышает величину модуля равновесия, поток воды приобретает дополнительное ускорение, сопровождаемое усилением процессов растворения минералов. В результате в воде повышается содержание микроэлементов, выщелачиваемых из водоносных пород. В воде из водозаборных скважин, пройденных в трещиноватых породах, содержание стронция в воде с ростом добычи понижается в линейной зависимости:
Свг = - 0,1(р/М) +17,6 (6)
где С$г -концентрация стронция, мг/л; р - объем добычи, (м3/сут); М - модуль равновесия, равный 0,008Кт, (м2/сут).
В воде скважин, добывающих воду из слабо трещиноватых водоносных пород, содержание стронция при повышении добычи возрастает в эмпирической функции вида:
Свг = 87,4 Ьп(д/М) + 0,3 (7)
Распределение фтора в подземных водах также пространственно и во времени подвержено значительным колебаниям. Характерной особенностью распределения фтора в бассейне р. Про-твы является то, что наряду с аномально высокими концентрациями фтора в подземных водах окско - тарусского горизонта выявлены участки с дефицитом фтора, которые располагаются на некотором удалении от крупных промышленных центров. Наиболее высокие содержания фтора наблюдаются в воде из скважин, где добыча существенно превышает модуль равновесия. По отношению добычи (р) к модулю равновесия (М) на участках с невысокой водопроводимостью пород можно прогнозировать концентрацию фтора (Ср) в воде по линейному уравнению:
СР = - 0,01(р/М) +5,27 (8)
Геохимические особенности миграции стронция. Известно, что переход карбоната кальция из известняков в раствор происходит по схеме: СаС0з+Н20+С02 о Са+++2НСОз. При этом для поддержания средней концентрации НСОз- 250-300 мг/л требуется 12-15 мг/л СО2. В аналогичных условиях происходит
Краткое сообщение
растворение стронцианита: 8гС0з+С02+Н20 о 8г(НС0з)2. Более распространенный целестин растворяется в результате обменной реакции с гидрокарбонатом кальция с образованием более подвижного углекислого стронция и слабо растворимого гипса (2 мг/л при 20°С):
8г804+Са(НС0з)2+Н20 = 8г(НС0з)2 + Са804 -2^0.
Растворение и миграция кальция и стронция в зоне свободного водообмена лимитируется диоксидом углерода. Содержание двуокиси в воде, соответствующее ее парциальному давлению в воздухе, составляет 0,6-0,8 мг/л. Основным источником поступления диоксида углерода в подземные воды, необходимого для растворения кальция и стронция, является органическое вещество ископаемое и поступающее с хозяйственными стоками. Реакции его образования на примере метана и глюкозы приведены в [4]: СН4 + 202 = С02 + 2Н20 С6Н1206 +602 = 6С02 +6Н20
Органический углерод может окисляться также в результате сульфатредукции:
2Ре00Н+2Са+++2804--+4СН20* = =Ре82+РеС0з+2СаС0з+5Н20+С02.
При этом в зависимости от условий и петрографического состава пород могут образовываться силикаты и карбонаты окисного и закисного железа, обладающие различной растворимостью. Существенное значение в зоне гипергенеза могут иметь также биотические реакции и коллоидные формы миграции. Последовательная смена геохимических обстановок регулирует подвижность стронция в вертикальном разрезе пресных вод. В зоне ландшафта углекислый газ переходит в органическое вещество в результате реакции фотосинтеза:
6С02+6Н20=С6Н1206+Н20. В зоне аэрации происходит окисление сульфидов свободным кислородом с образованием сульфатов и затем гидроокислов трехвалентного железа, которые в свою очередь окисляют органическое вещество с выделением свободного диоксида углерода, как это показано выше. Вблизи промышленных центров содержание в воздухе и воде сильных окислителей многократно возрастает за счет приземных выбросов и сбросов предприятий. В условиях проседающей зоны аэрации (над пьезометрической воронкой) объем измененных пород быстро увеличивается. Содержание диоксида углерода в подземных водах промплощадки ФЭИ составляет 22 мг/л, зона окисления относительно соседних участков опустилась на 10м.
На основе краткого изложения геохимической обстановки в гидросфере вблизи г. Обнинска, видно, что текущее наращивание объемов добычи подземных вод происходит без учета снижения качества. За последние 10 лет в большинстве водозаборных скважин, превысивших модуль равновесия, по совокупности показателей качество воды понизилось на 1-2 класса, и только небольшая часть добываемой воды полностью соответствует санитарным нормативам. Высокая подвижность стронция в зоне пресных вод является «побочным эффектом» естественного геохимического и биохимического круговорота органического вещества и химических элементов. Современные технологии добычи и использования подземных вод способны ускорить естественный круговорот веществ в ноосфере. При этом повышается подвижность веществ, обладающих токсическими или канцерогенными свойствами. Поэтому в случае нарушения регламентированных условий использования природных ресурсов необходимо прогнозировать и истощение водоносного горизонта, и гидрогеохимические изменения качества подземных вод. На водозаборах, загрязненных стронцием, следует произвести калибровку регламента эксплуатации скважин. По действующим правилам необходимо провести также детальные медико-биологические и гео-лого-геохимические исследования, проливающие свет на предмет реальной опасности массовых заболеваний от употребления стронциевой воды. Речь идет о здоровье десятков тысяч людей в условиях и без того неблагоприятной демографической ситуации. По мнению авторов, профилактика перорального загрязнения организма природными токсичными веществами должна стать составной частью национальной программы «Здоровье».
Литература
1. Силин И.И. Пресные воды севера Калужской области.-Калуга: ВИЭМС, 2005.- с. 284-29з.
2. Петров В.Г. Геологическое строение и полезные ископаемые Калужской области. Калуга: Эйдос,2003.- С. 269-286.
3. Ершов А.В. Силин И.И. // ВНМТ.- 2005.- Т. XII, №3-4.-С. 124-127.
4. Савенко В.С. Геохимические аспекты устойчивого развития.- М.: Геос.- 2003.- С. 129-137.
ANOMALIES OF NATURAL STRONTIUM IN THE DRINK WATERS OF KALUGA REGION
A.V. ERSHOV, I.I. SILIN, J.S. KRIVOVA, T.A. GUBAREVA Summary
In the article the quality of the underground waters of Kaluga Region and the main sources of drinking water in being analysed. The study of the geochemistry and hydrodynamics of the deposits let the authors single out a number of hydrogeochemical provinces, characterized by the high natural content of rationed components such as: fluorine, iron, manganese, strontium. In the article there was found out some regularity of low quality of fresh underground waters, depending on the waterworks exploitation regime. The results of the analyses made in such enterprises as «Typhoon», «Watercanal» in Obninsk were used.
Key words: underground waters, low quality
УДК 612.84з.з67
О РОЛИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ПРОГРАММ СОЦИАЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ В ФОРМИРОВАНИИ НАВЫКОВ ПОЗДНО ОСЛЕПШИХ
О.Б. ПОДЧУФАРОВА*
Значительную категорию слепых составляют поздно ослепшие, к ним относятся тотально слепые и слепые со свето-ощущениями, потерявшие зрение в результате травмы или быстротечного заболевания в зрелом возрасте. В период социальной адаптации после потери зрения, поздно ослепшие испытывают особые психические переживания, существенно отличающиеся от переживаний слепых от рождения, потерявших зрение в детстве или постепенно терявших зрение. Психологическое состояние человека после потери зрения кардинально меняется вместе с его социальным статусом, возникает разрыв прежних отношений с социумом, а ограничение в общении и взаимодействии приводит к фрустрациям, депрессиям, а иногда и к суициду [1] .
Поэтому инвалиды по зрению могут решить свои проблемы при условии оказания им соответствующей психологической и учебно-воспитательной помощи, направленной на формирование у них социально-адаптивных знаний, навыков и умений.
Теоретическое обоснование важной роли индивидуальной работы с поздно ослепшими дано в трудах Зиминой, Литвака, Плаксиной, Ермакова и др. Для анализа состояния поздно ослепших и оперативной разработки индивидуальных программ адаптации используется графическая диаграмма потребностей, опубликованная в журнале «Вестник» ранее [2]. Однако формализованные методические положения по социальной адаптации таких инвалидов отсутствуют. В статье показана роль индивидуальной работы с каждым поздно ослепшим, описывается содержание индивидуальных программ формирования навыков социальной адаптации после потери зрения и дается оценка итог такой работы с поздно ослепшими на примере Тульской областной организации Всероссийского общества слепых (ТОО ВОС).
Средствами по организации социальной адаптации поздно ослепших в Тульском регионе стали: трехэтапная методика учебно-воспитательных действий по индивидуальной работе с поздно ослепшими, перечень первоочередных навыков для начальной адаптации и индивидуальные программы социальной адаптации, единые и обязательные для исполнения членами реабилитационной службы ТОО ВОС. Индивидуальная работа по социальной адаптации ведется в три этапа с каждым поздно ослепшим.
Этап 1. Начальная психолого-педагогическая адаптация.
Она проводится с лицами, выписанными из медицинского учреждения после лечения последствий травмы или заболевания, и продолжается несколько недель.
* СН2О - условное органическое вещество (глюкоза, нормированная на один атом углерода) [ 4 ]
* Тульская областная организация Всероссийского общества слепых
