CC BY
112
Экологические проблемы питьевого водоснабжения в Оренбуржье
Е.Н. Сквалецкий, к.геол.-м.н, с.н.с., Э.Г. Гейде, м.н.с, О.С. Кобяков, вед. инж, Оренбургский научный центр УрО РАН
Оренбургская область обладает значительными ресурсами подземных вод (5275 тыс.м/сут), которые являются основным источником питьевого водоснабжения городского и сельского населения (91,5%). По величине модуля подземного стока, определяющего ресурсы, на территории Оренбуржья выделено 10 зон. При районировании по величине модуля подземного стока был использован метод меженного стока рек, разработанный Б.И. Куделиным и получивший широкое распространение в России и за рубежом [1]. Достоинством этого метода является возможность охвата разных по площади территорий для определения величины ресурсов подземных вод. В Оренбуржье, с устойчивыми зимними отрицательными температурами воздуха, речной сток в зимнюю межень формируется исключительно за счет подземного притока. Летняя межень в период длительного отсутствия атмосферных осадков также формируется за счет ресурсов подземных вод. Поэтому высокая достоверность метода расчленения гидрографа для оценки ресурсов подземных вод не вызывает сомнений [2]. Вместе с тем рассматриваемый метод учитывает не весь объем подземного стока, а только верхнюю, хотя и наиболее емкую и динамичную его часть. Нижняя часть зоны активного водообмена речной сетью не дренируется и меженный сток рек не образует.
В зависимости от конкретных гидрогеологических условий доля подземных вод, не участвующих в меженном речном стоке, составляет от 10 до 30% последнего, а в среднем — 15—20% и фактически представляет резерв, который обеспечивает необходимую надежность гидрологического метода оценки ресурсов подземных вод. Результаты расчетов модуля подземного стока и прогнозных ресурсов пресных подземных вод приведены в таблице, по которой видно, что основная их часть связана с четвертичным аллювиальным водоносным горизонтом (40,2%) и верхнепермским водоносным комплексом (39,1%). В остальных водоносных горизонтах содержится от 0,9 до 6,6% ресурсов.
Основная часть прогнозных ресурсов пресных подземных вод сосредоточена в Северо-Западной, Северо-Центральной и Северной зонах (I, II, III), а также в Центральной и Центрально-Восточной зонах (VII, VIII), в которых в сумме содержится свыше 75% ресурсов подземных вод. Хуже всего обеспечены ресурсами Юго-Западная (IV), а так-
же Северо-Восточная и Юго-Восточная зоны, в каждой из которых содержится от 1,4% до 3,4% ресурсов. Промежуточное положение занимают Западно-Центральная и Южная зоны (Ч’УТ), где водные ресурсы составляют 7,0—8,5% от общей суммы ресурсов подземных вод в Оренбуржье (5275 тыс. м3/сут.) (табл. 1).
Широкое использование подземных вод для целей водоснабжения положительно влияет на качество питьевых вод, т.к. подземные источники по сравнению с поверхностными защищены от загрязнения, хотя и в различной степени; кроме того, вода очищается, фильтруясь через земные слои. Не случайно «Водный кодекс РФ» и региональная программа «Обеспечение населения Оренбургской области питьевой водой», как и другие федеральные и региональные документы, требуют первоочередного использования для питья именно подземных источников. Качество подземных вод зависит от антропогенной нагрузки, связанной с нефтегазовым комплексом, горнодобывающими и промышленными предприятиями, сельскохозяйственным производством и землепользованием, а также бытовым загрязнением. С природными особенностями связана повышенная жесткость воды, повышенное содержание железа, марганца, а также сухого остатка в среднем течении р. Урал, а также в бассейне р. Волги и техногенными факторами — нефтепродуктами, соединениями азота, фенолами, хлоридами.
На долю экологических техногенных факторов окружающей среды, в т.ч. на питьевую воду, по данным ВОЗ, в среднем приходится 20—30% вклада в здоровье населения. Хотя человек со временем приобретает широкий спектр адаптационных и защитных механизмов, позволяющих ослабить действие неблагоприятных факторов, эффективные адаптационные механизмы на повышенные, техногенные, негативные воздействия окружающей среды, появившиеся в последние десятилетия, у человека отсутствуют. Патогенетические реакции человеческого организма на загрязнение проявляются как при экстремальных, аварийных ситуациях, так и при постоянном поступлении загрязняющих веществ в организм. Достоверно установлено поражение органов человека такими веществами, как фтор, нитраты, нитриты, ртуть, бериллий, бензапирен, свободный хлор и другие, в основном же избыточное содержание или недостаток химических веществ в питьевой воде провоцируют развитие различных заболеваний. Нормирование качества питьевой воды является многогранной междисциплинарной проблемой, в основу которой положена разработ-
1. Модули подземного стока (числитель, л/с.км ) и прогнозные ресурсы пресных подземных вод в Оренбургской области (знаменатель, тыс.м/сут)
Водоносные горизонты и комплексы Зоны В среднем всего В %
I II III IV V VI VII VIII IX X
Четвертичный Аллювиальный аО 3.78 320 4.39 220 7.53 235 0.38 35 1.38 145 0.71 195 2.01 490 2.41 420 1.33 30 0.93 25 1.88 2120 40.2
Юрско-меловой 1-К - - - 0.07 5 - 0.16 80 - - - - 0.15 85 1.6
Триасовый (Т) 0.44 5 0.53 15 0.20 15 0.14 35 0.31 130 0.17 75 0.31 75 - - - 0.24 350 6.6
Верхнепермский (Р2) в т.ч.: 1.09 660 0.83 460 1.06 570 - 0.50 170 0.18 10 0.47 190 - - - 0.83 2060 39.1
Татарский (Р2) 0.88 380 0.61 155 0.79 105 - 0.50 165 0.18 10 0.62 165 - - - 0.67 980 18.6
Казанский (Р2кг) 1.60 280 1.01 305 1.15 465 - 1.16 5 - 0.18 25 - - - 1.06 1080 20.5
Каменноугольный (С) - - - - - - - 0.66 110 0.19 40 01 5 0.36 155 2.9
Девонский (Б) - - - - - - - 0.51 155 0.21 20 0.05 10 0.31 185 1 3.5
Протерозой-палеозойский (Рг-Рг) - - - - - - 0.41 135 0.11 40 0.03 10 0.19 185 3.5
Интрузивный ( ) - - - - - - - 0.15 5 0.16 50 0.05 35 0.12 90 1.7
Прочие 0.12 5 0.52 5 0.13 5 - 0.12 5 0.07 10 - 0.20 15 - 0.10 5 0.11 50 0.9
В среднем всего 1.32 990 1.09 700 1.18 825 0.17 75 0.50 460 0.26 370 0.83 755 0.77 840 0.18 180 0.09 90 0.60 5257 100
В среднем,с учетом безводных участков В% 1.09 18.8 0.84 13.3 0.82 15.6 0.10 1.4 0.37 8.5 0.21 7.0 0.78 14.4 0.75 15.9 0.17 3.4 0.08 1.7 0.49 100
ка предельно допустимых концентраций (ПДК) элементов и соединений, общим числом около 2 тыс. Концентрация этих веществ ниже ПДК считается безопасной. Хотя в литературе по этому вопросу имеются различные, порой противоположные точки зрения. Согласно Российским нормативам СанПиН, близким по основным показателям к нормам ВОЗ и Европейского союза, по каждому показателю установлены уровень вредности (органолептический, санитаро-токсологи-ческий) и классы опасности от 1 до 4. Состояние нормирования качества воды для питьевых целей требует совершенствования по вопросам нормирования оптимального (как верхнего, так и нижнего пределов) содержания загрязняющих веществ в воде, оценки опасности воздействия элементов и соединений на здоровье не только от их валового содержания в воде, но и формы нахождения этих соединений и взаимодействия, учета региональных особенностей природных условий.
Из соединений, часто встречающихся в питьевой воде с превышением ПДК в Оренбуржье, выделяются обобщенные показатели и структурные элементы. Среди обобщенных показателей в бассейнах рек Урал, Илек (г. Оренбург, р/ц Кварке-но, Соль-Илецк, Илек, Акбулак и др.) отмечается
высокая общая минерализация, превышающая 1 г/л, что приводит к аномалиям плода, оказывает общее неблагоприятное воздействие на человека, повышает общую заболеваемость; жесткая вода вызывает мочекаменную и язвенную болезни, заболевания кровеносной системы. Почти повсеместно рост сухого остатка обусловлен нормируемыми сульфатами и хлоридами, а также ионами кальция и магния, формирующими жесткость воды. Сульфат на пороге допустимого (500 мг/л) и выше нарушает органолептические свойства воды, вызывает кишечно-желудочные заболевания. Хлориды при превышении нормы (350 мг/л) влияют на органы кровообращения, пищеварения, мочеполовой системы. Употребление воды с повышенным содержанием кальция вызывает нарушение ионного обмена, недостаток магния предрасполагает к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, гипертонии. Нефтепродукты, ПАВ, фенолы не только ухудшают органолептические свойства воды, но при воздействии свободного хлора при хлорировании воды образуют различные опасные для человека соединения. Избыток железа вызывает токсическое воздействие на печень, селезенку, усиливает воспалительные процессы в организме.
Характерным в регионе крупным потребителем питьевой воды является г. Оренбург. Питьевое водоснабжение областного центра с населением 550 тыс. чел. осуществляется из 8 водозаборов на реках Урал и Сакмара, в последней качество как речных, так и подземных источников более высокое. Основными водозаборами являются Ново-сакмарский в долине р. Сакмара (пос. Северный, Степной, Дружба, Восточный, а также территория, относившаяся к Старосакмарскому водозабору), Уральский подрусловый (Форштадт, 23—24 мкр., Ростоши), Ивановский (левобережная часть города) и Открытый из р. Урал (исторический центр Оренбурга). Остальные водозаборы (Авиагородка, Оренбург-1 «Маяк», Маслозавода «Берды», РТИ) обслуживают незначительное число потребителей и играют вспомогательную роль. Из числа последних только на водозаборе Оренбург-1 «Маяк» качество питьевой воды отвечает нормативным требованиям и безопасно для здоровья населения. На водозаборах Авиагородка, Оренбург-2, Маслозавода «Берды», а также РТИ вода постоянно характеризуется повышенной минерализацией (до 1,3 г/л), высокой жесткостью, неблагоприятно влияющими на здоровье населения; вода постоянно загрязнена нитратами. Ожидать улучшения гидрогеоэкологической обстановки на этих водозаборах, находящихся внутри городской территории, нет оснований, так как качество воды постоянно ухудшается. Для повышения ее качества следует внедрить на водозаборах водоподго-товку, но более рациональным является перевод этих водозаборов на техническое водоснабжение за счет привлечения воды из Новосакмарского и Ивановского водозаборов. В подобных же условиях находится Основной участок подруслового Уральского водозабора, где качество воды можно повысить только путем внедрения водоподготовки.
Особенности питьевого водоснабжения за счет поверхностных вод рассмотрены на примере пос. Энергетик с населением 9,5 тыс. чел. На открытом водозаборе пос. Энергетик из Ириклин-ского водохранилища вода характеризуется сбалансированностью и неплохими показателями по общей минерализации, умеренной жесткостью, низким содержанием нитратов, нитритов и солей аммония, железа, марганца, поверхностно-актив-
ных ПАВ, фенолов, нефтепродуктов. Высокоопасные вещества — бериллий, ртуть, селен, свинец и другие — отсутствуют или содержатся в количестве на порядок меньше, чем нормативные требования. Однако основной недостаток водозабора — постоянный сброс подогретых после охлаждения агрегатов ГРЭС вод в водохранилище — вызывает рост органических веществ, включая сине-зеленые водоросли, и перечеркивает положительные показатели. Высокая мутность воды и ее щелочная реакция обусловливают необходимость хлорирования; свободный хлор с органическими веществами образует опасные для человека хлорорганические соединения, включая диоксин (онкологические и др. заболевания). Предотвратить последствия ухудшения питьевых качеств поверхностных вод в условиях функционирования ИГРЭС невозможно. Требуется перевод питьевого водоснабжения на подземные источники, как это предусмотрено федеральной «Программой обеспечения населения России питьевой водой» и региональными нормативами.
Наиболее перспективным и оптимальным для водоснабжения пос. Энергетик является аллювиальный водоносный горизонт в долине р. Урал, который отличается водообильностью и содержит чистую воду питьевого качества. Сохраняя сбалансированность и качество воды водоема, питающего р. Урал и аллювиальный горизонт, она лишена высокой мутности и цветности, т.к., проходя через природный песчано-гравийный фильтр, осветляется и дополнительно очищается. В отличие от воды водохранилища она может быть подвергнута обеззараживанию бактерицидными или другими современными безреагентными способами, что служит непременным условием получения экологически чистой воды для питьевых целей. Строительство водовода от водозабора на р. Урал до пос. Энергетик протяженностью около 21—24 км потребует единовременных затрат, которые окупятся в течение 8—10 лет.
Литература
1. Куделин, Б.И. Принципы оценки естественных ресурсов подземных вод. М.: Изд. МГУ, 1960. 315 с.
2. Сквалецкий, Е.Н. К оценке ресурсов и использования подземных вод Оренбуржья // Водные ресурсы, геологическая среда и полезные ископаемые Южного Урала. Оренбург: ОГУ, 2000. С. 14-35.
