Экологические проблемы питьевого водоснабжения южного федерального округа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 551.444(470.6)

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА

© 2009 г. В.Н. Литвин *, И.А. Богуш **

*ОАО «Кавказгидрогеология» *Public Corporation «Kavkazhydrogeology»

**Южно-Российский государственный **South-Russian State Technical University

технический университет (Novocherkassk Polytechnic Institute)

(Новочеркасский политехнический институт)

Рассмотрена ресурсная база питьевых подземных вод, запасы которых в состоянии обеспечить водоснабжение Юга России, включая крупнейшие города (Ростов н/Д, Астрахань, Волгоград, Ставрополь, Элиста), в том числе на случаи чрезвычайных ситуаций и катастроф. Предложен вариант решения вопроса путем реализации проекта магистрального трубопровода.

Ключевые слова: ЮФО, питьевое водоснабжение, экологическая обстановка, ресурсная база питьевых подземных вод, оценка, рекомендации по решению проблемы

The resourse base of underground drinking waters using which reserves in is possible to cover whole volume of water consumption at the Russian South and to ensure water suppliof the greatest cities of the region (Rostov an-Don, Volgograd, Astrachan, Stavropol, Elista) in cases of unforessen and disansters in considered. The problem solution by constructing themain pipeline is proposed.

Keywords: southern federal region, drinking water supply, ecological conditions, resort basis of drinking underground water, appraisal, recommendation by problem solving.

Проблема обеспечения населения планеты питьевой водой весьма актуальна. За прошедший век мировое потребление пресных вод для питьевого, промышленного, сельскохозяйственного водоснабжения и аккумулирования в искусственных водохранилищах возросло с 400 км3/год (1900 г.) до 5980 км3/год (2000 г.).

В современном мире проблемы безопасной жизнедеятельности напрямую связаны с надёжными источниками водоснабжения. По данным Стокгольмского института окружающей среды, 1/3 мирового населения уже сейчас живет в регионах, испытывающих дефицит пресной воды. В развивающихся странах 80 % всех заболеваний и больше трети смертей обусловлены отсутствием чистой воды. По данным ВОЗ, только за последние 5 лет от воднообусловленных болезней в мире погибло более 2 млн детей в возрасте до 5 лет. Согласно данным Шведского Международного агентства развития и сотрудничества (SIDA), около 900 млн человек в мире страдают от различных заболеваний, связанных с ухудшающейся экологией водной среды, 3 млн ежегодно умирают от болезней, передающихся через воду, и это число неуклонно растёт.

Легкодоступные ранее источники питьевого водоснабжения - реки, озера - в силу неконтролируемой техногенной нагрузки реально превращаются в утилизаторы промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов. Особенно это характерно для урбанизированных территорий, где сосредоточены основные промышленное, сельскохозяйственное производства и проживает большая часть населения.

Необходимо отметить, что в промышленном и сельскохозяйственном водоснабжении используются в

большинстве случаев пресные воды питьевого качества, соответствующие строгим лимитирующим требованиям по химическим, органолептическим и бактериологическим показателям [1, 2]. После технологического цикла меньшая часть потребляемой воды преобразуется в товарную продукцию, большая же часть, обогащённая токсичными химическими реагентами и органическими соединениями, сбрасывается обратно в речные бассейны. Повышенная концентрация химических реагентов и соединений в стоках снижает качественные показатели поверхностных вод с невозможностью использования их не только для хозяйственно-питьевого водоснабжения, но и для какой-либо хозяйственной деятельности.

Экологические проблемы водных бассейнов определяют необходимость водоподготовки поверхностных вод и доведения их показателей до приемлемых кондиций, что опять же требует применения химических реагентов и утилизации продуктов очистки. В систему водопотребления вовлекаются всё большие водные ресурсы, в том числе расположенные на достаточно большом расстоянии от объектов водоснабжения. Постоянно возрастающие затраты на водопод-готовку поверхностных вод до питьевых нормативов и строительство инженерных сетей определяют недоступность питьевой воды для большинства населения.

По сведениям Роспотребнадзора, половина жителей страны, а в отдельных регионах до 70-90 % вынуждены пользоваться некондиционной водой главным образом из поверхностных источников. Отклонение от питьевых кондиций обусловливается повышенной концентрацией опасных для здоровья химических

элементов, бактериологической и органической загрязненностью водных объектов. 1/3 водопроводов в России подает воду с повышенным содержанием железа, что способствует развитию аллергических реакций, болезней крови. Повышенная концентрация ионов натрия, хлора, сульфатов вызывает хронические болезни желудочно-кишечного тракта, гипертонии.

Водоподающие организации вынуждены проводить постоянное регламентное и часто аварийное гиперхлорирование воды. Хлор действительно уничтожает множество опаснейших микробов - от холерного вибриона до вируса гепатита. Однако хлорирование питьевой воды (особенно частое гиперхлорирование) приводит к образованию вредных для здоровья химических соединений. Хлор полностью не испаряется и, соединяясь с органическими веществами, которые в повышенной концентрации присутствуют в поверхностных водах, образует хлорированные углеводороды, в том числе диоксиды - опасные яды, которые обладают отдаленными видами негативных эффектов (канцерогенным, мутагенным) и, по данным исследований, на 15 % увеличивают рост онкологических заболеваний и имеют пролонгированный эффект порядка 20-25 лет.

Перечисленные экологические негативные факты, связанные с низким качеством или дефицитом питьевой воды, особенно остро проявляются в субъектах Южного Федерального округа - Астраханской, Волгоградской, Ростовской областях, Республики Калмыкия и Ставропольском крае (табл. 1).

Водохозяйственные обстановки оценивались по следующим критериям [3]:

- наличие источников водоснабжения, отвечающих питьевым нормативам;

- своевременное обеспечение населения водой питьевого качества в нормативном количестве;

- обеспеченность территорий централизованными или локальными системами водоснабжения с контролем за качеством воды, водоподготовкой, транспортировкой потребителям, утилизацией бытовых и промышленных стоков.

На общем неудовлетворительном фоне в названных административных единицах ЮФО выделяются наиболее проблемные территории: в Астраханской области - западная часть; в Волгоградской - южная часть; в Ростовской - южная часть; в Ставропольском крае - северо-восточная зона. Ситуация в Калмыкии в целом и по отдельным секторам принципиально одинаковая - от неудовлетворительной до критической [4].

Питьевое водоснабжение крупных городов и населенных пунктов привязано к загрязненным поверхностным водам рек Волга, Дон и Кубань. Природные и техногенные аварии и катастрофы в любой момент могут обернуться глобальной экологической катастрофой. Сегодня города Астрахань, Волгоград, Ростов, Ставрополь, города-курорты Кавказских Минеральных Вод (КМВ) с общим населением 4-5 млн человек не имеют защищенных резервных источников водоснабжения на особый период чрезвычайных ситуаций. Каждой весной ситуация ухудшается с разливом рек и таянием снегов, смывающих в водоёмы различные промышленные и сельскохозяйственные отходы, что вызывает сезонные вспышки инфекционных заболеваний. В качестве примера можно привести сведения по изменениям качества воды в реке Дон за период 1968-2000 гг. по данным A.M. Никанорова [5] (табл. 2).

Сегодня удаленные от крупных водных артерий периферийные районные центры и сельские поселения Астраханской, Волгоградской, Ростовской областей, Республики Калмыкия вынужденно используют загрязненные или некондиционные подземные и поверхностные воды без очистки для хозяйственного питьевого водопотребления. Вне крупнейших областных городов, обеспеченность водой питьевого качества составляет: от полного отсутствия (Республика Калмыкия) до 10-30 % по остальным субъектам ЮФО, с прогнозируемым снижением (за исключением Ставропольского края, где в силу благоприятных природных условий обеспеченность питьевой водой составляет ~ 80 %) [4].

Проблема организации хозяйственного питьевого водоснабжения южной и юго-восточной частей ЮФО не нова. В разные годы в период 60-90-х гг. прошлого столетия разрабатывались крупные проекты по ее решению. Например, канал «Волга-Чограй», четвертая очередь Большого Ставропольского канала, разведка и промышленное освоение крупнейших в России Се-веро-Левокумского, Прикумского, Малкинского месторождений подземных вод и другие. Однако эти проекты так и не были завершены. В последние годы субъекты Федерации пытаются решить водохозяйственные проблемы за счет собственных внутренних водных и финансовых ресурсов. Однако масштаб проблемы таков, что ее решение возможно только осуществлением комплексного инновационного проекта с привлечением невостребованных сегодня и в ближайшей перспективе водных ресурсов с территорий их переизбытка путем перераспределения в безводные регионы Южного Федерального округа [6, 4].

Таблица 1

Оценка водохозяйственных обстановок в отдельных субъектах ЮФО

№ пп Субъект ЮФО Оценка водохозяйственной обстановки

1 Астраханская область От удовлетворительной до неудовлетворительной

2 Волгоградская область » » »

3 Ростовская область » » »

4 Республика Калмыкия От неудовлетворительной до критической

5 Ставропольский край От нормальной до удовлетворительной

Таблица 2

Направленность пространственно-временных изменений загрязнения воды Нижнего Дона токсичными химическими веществами в течение 1968-2000 гг.

Показатель, пределы колебаний Х50, ПДК: 1968-1978 1979-2000 гг. Количественные изменения по створам к 2000 г. Наиболее загрязнённые участки по максимальным Х50 Направленность изменений в разные периоды 1979-2000 гг.

1968-1978 гг. 1979-2000 гг.

Соединения меди, 0-5 0-12 Рост загрязнённости на 100 % сравниваемых створов (11 из 11) Нижние Верхние Рост в 1979-1990 гг.; снижение в 1991-1998 гг.; рост к 2000 г. на нижних участках

Соединения цинка, 0-4,9 0-2,7 Рост загрязнённости на 78 % сравниваемых створов* (7 из 9) » И нижние и верхние Рост загрязнённости в 1979-1990 гг., особенно на нижних участках; снижение к 2000 г.

Соединения ртути, 10-60+ 0-5 Сравнение по створам не проводилось из-за малых рядов наблюдений** Наблюдения не проводились** Наиболее загрязнён створ «ниже г. Ростова-на-Дону» Снижение к 2000 г. (против 1996-1997 гг.)

Нефтепродукты, 3,2-15,2 0-17,6 Рост загрязнённости на 64 % сравниваемых створов (7 из 11) Нижние Верхние Повышение к 1990 г., снижение к 2000 г.

Фенолы, 0-15 0-21 Рост загрязнённости на 50 % сравниваемых створов (5 из 10) » » Повышение к 1990 г., снижение к 2000 г.

ХОП, 0-20++ 0-5 Снижение загрязнённости* Сравнение не проводилось** Сравнение не проводилось** Высокий уровень в 1975-1978 гг.; снижение к 2000 г.

Примечание: + - в числителе данные за 1991-1997 гг., в знаменателе - за 1998-2000 гг.; ++ - в числителе данные за 19751978 гг., в знаменателе - за 1979-2000 г.г; * - сравнение по всем створам 1979-2000 гг. невозможно вследствие изменения программ наблюдений; ** - сравнение не проводилось из-за малых рядов наблюдений; ХОП - хлорорганические пестициды.

Неиспользованные водные ресурсы, необходимые для решения столь масштабной проблемы, имеются в Ставропольском крае и приграничных к нему территориях. На основании этих ресурсов автором (В.Н. Литвин) была разработана и представлена в Росстрой РФ программа по использованию невостребованных ресурсов разведанных месторождений пресных подземных вод этого региона для водоснабжения безводных территорий. В Астраханской (запад), Волгоградской (юг), Ростовской (юг) областях, республике Калмыкия (полностью), северо-восточной и северозападной частей Ставропольского для полной ликвидации дефицита воды требуется от 600 тыс. м3/сут. до 1 млн м3/сут.

Разведанные и перспективные запасы подземных вод питьевого качества сосредоточены в пределах Восточно-Предкавказского артезианского бассейна [7]. Часть ресурсов, в составе наиболее крупных месторождений, территориально относится к Ставропольскому краю, другая - размещается на территории соседних Кабардино-Балкарской, Северо-Осетинской, Чеченской Республик и Республики Дагестан.

При выборе источников водообеспечения аридных районов ЮФО между подземными и поверхностными водами рекомендуется отдать предпочтение подземным водам. В качестве определяющих положительных аргументов явились следующие:

- наличие оцененных запасов подземных вод Ставропольского края в количестве 1806 тыс. м3/сут,

из которых лишь 150 тыс. м3/сутки промышленно освоено;

- качественные показатели подземных вод полностью отвечают питьевым нормативам без водоподго-товки;

- стабильность качественных и количественных показателей подземных вод в разные периоды года;

- высокая степень надежности инженерной системы водоотбора подземных вод (групповые сква-жинные водозаборы) при техногенных авариях и природных катастрофических явлениях различного масштаба;

- благоприятные ландшафтные условия для транспортировки подземных вод по магистральным трубопроводам;

- возможность организации на базе ресурсов подземных вод резервных источников водоснабжения городов Астрахани, Волгограда, Ростова, Ставрополя, городов-курортов КМВ и других в «особый период» чрезвычайных ситуаций (названные города обеспечиваются питьевой водой из поверхностных источников Волжской, Донской, Кубанской систем);

- наличие локального освоения месторождений пресных подземных вод;

- возможность организации и соблюдения зон санитарной охраны водозаборных сооружений и магистральных водопроводов;

- расположение основных водозаборных сооружений на землях, свободных от капитальной застройки;

- наличие существующих групповых водозаборов Ставропольского края производительностью до 100 тыс. м3/сут (Малкинский, Прикумский);

- низкая вероятность выхода из строя по природным факторам крупнейших в России месторождений подземных вод с возобновляемыми ресурсами: Мал-кинского (525 тыс. м3/сут), Прикумского (407,8 тыс. м3/сут), Северо-Левокумского (304,3 тыс. м3/сут);

- в случае возможного выхода из строя локальных участков по причинам негативного техногенного воздействия (паразитирующие нефтегазовые и водные скважины, масштабные сбросы пром- и нефтестоков и пр.) могут быть использованы резервные источники водоснабжения (см. табл. 2).

В приграничных к Ставропольскому краю территориях в ходе оценок водохозяйственных ситуаций определились реальные резервные водоисточники на базе защищенных подземных вод с ресурсным потенциалом 1 818,7 тыс. м3/сут. В количественном отношении резервные водоисточники равны «штатным» -месторождениям подземных вод Ставропольского края. Резервные водоисточники сосредоточенны вдоль южной и восточной границ Ставропольского края и расположены локально в Кабардино-Балкарской, Северо-Осетинской, Чеченской и Дагестанской Республиках. Из приведенного потенциала месторождений промышленно освоено лишь 223 тыс. м3/сут. Даже при удвоении отбора подземных вод для внутренних нужд этих республик и с учетом востребованности питьевых вод в перспективе для внутренних потребителей Кабардино-Балкарской Республики, количество невостребованных ресурсов весьма велико [4].

Инвестиционной комиссией Минэкономразвития России 22 апреля 2007 г. по межрегиональному инвестиционному проекту «Южная трансрегиональная вод-

Поступила в редакцию

ная система» («ЮТВС») было принято положительное решение о его реализации. Ориентировочная дата ввода в эксплуатацию «ЮТВС» - 2013 год; стоимость проекта оценена в 24,7 млрд рублей, в том числе про-ектно-изыскательских работ - 2,18 млрд рублей.

Литература

1. ГОСТ 13273-88 Воды минеральные, питьевые, лечебные и лечебно-столовые. М., 1988.

2. СанПиН 2.1.41074-01. Питьевая вода: Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М., 2001.

3. Оценка обеспеченности населения Российской Федерации ресурсами подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения (методические рекомендации по проведению второго этапа работы / сост. Б.В. Борев-ский, Л.С. Язвин. М., 1995.

4. К проблеме питьевого водоснабжения Аридных районов Южного федерального округа / В.Н. Литвин, Г.Г. Мати-шов, Н.Н. Погребнов, В.В. Трощенко, И.А. Богуш // Вестн. Южного научного центра РАН. 2008. Т. 4. С. 28-33.

5. Водная экосистема Нижнего Дона: многолетние изменения качества воды. СПб., 2006. 307 с. (Серия «Качество воды»).

6. Литвин В.Н., Богуш И.А. Потенциальные ресурсы подземных вод Терско-Кумского бассейна и возможности их использования для водоснабжения юга России // Проблемы геологии и освоения недр юга России: материалы междунар. конф. (г. Ростов-на-Дону, 5-8 сентября 2006 г.). Ростов н/Д., 2006. С. 268-269.

7. Гидрогеология СССР. Т. 9. Северный Кавказ. М., 1968.

17 июля 2008 г.

Литвин Владимир Николаевич - инженер-гидрогеолог ОАО «Кавказгидрогеология», аспирант ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).

Богуш Илья Александрович - докт. геол.-минер. наук, профессор, зав. кафедрой общей и исторической геологии, минералогии и петрографии Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. (863 52) 55-3-60. E-mail: [email protected]

Litvin Vladimir Nikolaevich - engineer-hydrogeolog of public corporation «Kavkazhydrogeology», post-gaduante student of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).

Bogush Iliya Aleksandrovich - Doctor of Geological and Mineral Scince, professor, head of departament of general and historical geology, mineralogy and petrography of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (863 52) 55-3-60. E-mail: [email protected]