CC BY
96
Нарушенные земли и проблемы их восстановления
5. Годовой отчет управления Федерального агентства кадастра объектов недвижимости по ЧР «О наличии земель и распределении их по формам собственности, категориям, угодьям и пользователям». Грозный, 2005.
6. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Чеченской Республики в 2004 году. Грозный, 2005.
7. Уомворк К. Нарушенные земли. М., 1979.
Об авторе
Х. Ш. Забураева — асп., РГУ им. И. Канта, [email protected].
УДК 502.7
А. И. Глущенко
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ И КАЧЕСТВО ПОДЗЕМНЫХ ВОД КАЛИНИНГРАДСКОГО СКВАЖИННОГО ВОДОЗАБОРА
Охарактеризовано экологическое состояние территории Восточной водозаборной станции г. Калининграда. Кратко описаны источники загрязнения и проблемы качества подземных вод питьевого назначения.
The article describes the environmental conditions of Eastern Well-field(Kaliningrad). The article provides brief information about the sources of wellfieldpollution and the quality of ground drinking water.
Введение
Проблема обеспечения населения Калининграда качественной питьевой водой относится к числу наиболее значимых. От ее решения во многом зависит состояние здоровья населения, степень экологической и эпидемиологической безопасности урбоэкосистемы. Лишь 18 % потребности г. Калининграда в питьевой воде обеспечивается подземными источниками, большая часть воды поступает из р. Преголи (64 %) и системы водохранилищ (18 %).
Неудовлетворительно состояние большинства очистных сооружений, многие из них давно устарели или работают с гидравлической перегрузкой, а следовательно, не способны осуществлять надлежащую очистку стоков. Механической очистке подвергается около 90 % стоков, биологической — 7 %, а физико-химической — 0,2 %. Ежегодно без какой-либо очистки в водоемы области сбрасывается около 12 % всего объема стоков.
Устье р. Преголи подвержено негативному воздействию нагонных ветров со стороны Балтийского моря. Морская вода при нагонах поднимается вверх по течению до 30 км от устья. Такую воду (с содержанием хлоридов свыше 1000 мг/л) водоочистные сооружения не в состоянии обработать, а пресной воды в резервуарных водохранилищах хватает лишь на 7—10 суток. Учитывая, что продолжительность нагонов может достигать 30 суток, это кризисное явление способно снизить и даже приостановить подачу воды в город [1].
Вестник РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 1. Естественные науки. С. 25 — 31.
26
Большую опасность для населения представляют хлорсодержащие органические соединения, которые образуются в процессе обеззараживания воды. Они устойчивы в природной среде и могут длительное время находиться в ней без изменений. Попадая в организм человека даже в малых дозах, они приводят к повышению аллергической чувствительности и вызывают мутагенный эффект [2; 3].
Цель статьи — дать краткую характеристику территории калининградского скважинного водозабора, оценить возможные источники загрязнения и экологическое состояние добываемой воды, а также выработать предложения по улучшению качества подземных вод. Автором использовались данные центральной лаборатории МУП КХ «Водоканал» и лаборатории Восточной водопроводной станции пос. Озерки, отбирались пробы из подземных и поверхностных источников для определения и сравнения бихроматной и перманганатной окисляемости.
Краткая характеристика водозабора
Восточная водопроводная станция (ВВС) расположена в 30 км к востоку от г. Калининграда на левобережье р. Преголи, в районе поселков Озерки и Островское. Водозабор приурочен ко второй надпойменной террасе (уровень 5—9 м, Б и 2,5 км2) и представляет собой связанную систему естественных и искусственных водоемов, соединенных с рекой. В результате выработки гравийных карьеров здесь сформировалась сеть искусственных дренажных канав и каналов, значительно изменившая природный ландшафт.
В начале ХХ в. при разработке гравийных залежей немецкой компанией «Виндшильд и Лангелотт АГ» были обнаружены выходы подземных вод окско-днепровского горизонта, прослеженные до глубины 20 м. В середине 1930-х гг. в связи с расширением территории г. Кёнигсберга и ростом дефицита питьевой воды появился проект использования района гравийных карьеров у пос. Озерки для развития скважинного водозабора. В 1935 г. началась его реализация, а в 1943 г. водозабор начал функционировать.
Окско-днепровский водоносный горизонт, запасы которого достигают 230 тыс. м3/сут, подпитывается водами р. Преголи и сопряженными с ней водоемами и водотоками. Общий водозабор составляет 33000—3500 м3/ сут из 22 скважин, что в пересчете на одну скважину соответствует среднему дебиту 1500 м3/ сут.
Источники загрязнения
Основные источники загрязнения подземных вод в районе пос. Озерки следующие.
• Сброс сточных вод выгше по течению р. Преголи, особенно у г. Гвардейска, в 5 — 10 км к востоку от поля скважинного водозабора.
• Дренажные и поверхностные сельскохозяйственные стоки.
Недостаточный уход за дренажной системой, а порой его полное
отсутствие существенно влияли на водный баланс и качество воды практически всего исследуемого района, особенно на содержание железа и органических веществ.
• Очистные сооружения ОАО «Балтфурнитура» (рис. 1).
Станция очистки сточных вод этого предприятия была введена в эксплуатацию в 1986 г. и проектировалась для биологической очистки. На очистных сооружениях функционирует только цикл механической очистки, отсутствует электролиз для производства гипохлорита натрия, в результате стоки обеззараживаются недостаточно. Ежедневный объем стоков, поступающих на эти очистные сооружения, составляет около 320 м3. Стоки поступают из следующих источников: ОАО «Балтфурнитура» (30 м3), учреждение "ОМ 216/5” — туберкулезная тюремная больница (200 м3), жилищнокоммунальные службы пос. Озерки (90 м3, приблизительно 25 % общего объема стоков поселка). В основном это бытовые стоки. Одним из наиболее экологически опасных объектов является тюремная туберкулезная больница, расположенная непосредственно в санитарной зоне водозабора.
111
затопленные гравииные карьеры
А
источники загрязнения
поле скважин питьевого водозабора
дамба
I
заброшенный участок
южная линия подачи воды северная линия подачи воды
1-й пояс зоны санитарной охраны ф места отбора проб воды
2-й пояс зоны санитарной охраны
3-й пояс зоны санитарной охраны и железнодорожные пути
Рис. 1. Скважинный водозабор Восточной водопроводной станции (ВВС) пос. Озерки и источники загрязнения
28
• Муниципальные очистные сооружения пос. Озерки (рис. 1).
Муниципальные очистные сооружения производят только механическую очистку сточных вод, после чего они сбрасываются в дренажный канал, который соединяется с гравийным карьером. Лишь 78 % зданий пос. Озерки подключены к канализационной системе. По расчетам, это составляет 70 м3 сточных вод, ежедневно сбрасываемых на поверхность земли, в отстойники или в открытые каналы.
• Сброс Восточной водопроводной станцией (ВВС) вод обратной промывки фильтров в канал.
Фильтры на существующих очистных сооружениях подвергаются ежедневной обратной промывке. Обратный поток подается в отстойные танки и далее в канал. Сбросы промывных вод фильтров в канал составляют приблизительно 1000 м3/ сут, что в пересчете соответствует ежегодному поступлению 5 — 7 тонн железа. Санитарные стоки с ВВС перемешиваются с водами обратной промывки.
Проблемы качества воды
Одна из проблем ухудшения качества подземной воды — повышенное содержание в ней железа, которое, помимо прочего, влияет на состав фосфатов и органических веществ посредством хелатообразования.
По данным центральной лаборатории МУП КХ «Водоканал» за 1984— 2004 гг., максимум содержания железа в воде из скважин северной линии, равный 2,34 мг/л, приходился на 1986 г. Минимального содержания (0,28 мг/л) железо достигало в 1984 г. Среднее значение соответствует 1 мг/л с небольшой тенденцией к росту (от 1 до 1,25 мг/л), что приблизительно в 3 раза превышает норму 0,3 мг/л. В скважинах южной линии наблюдались значительно большие изменения. За исследуемый период содержание железа возросло с 0,5—0,6 мг/л до 1,25 мг/л (рис. 2). Максимальное содержание (2,56 мг/л) было отмечено в 2003 г., минимум (0,22 мг/л) приходится на 1994 г. Уровни железа в отдельных скважинах обнаруживают колебания в диапазоне от 0,48 до 2,1 мг/л, что, вероятнее всего, зависит от конкретных биогеохимических условий (окислительно-восстановительного потенциала, рН и микробной активности). В среднем за этот период содержание железа в канале возросло с 0,25 до 0,6 мг/л, с минимумом в 1984 г., равным 0,07 мг/л, и максимумами в 1994 и 2001 гг., равными 0,9 мг/л.
Важной проблемой остается повышенное содержание органических веществ в подземных и поверхностных водах. В скважинной воде уровень перманганатной окисляемости в среднем составляет 5 — 8 мг/л при норме 5 мг/л, а в канале около 10 мг/л (рис. 3).
Анализируя график динамики содержания перманганатной окисляемости в канале, можно выделить следующие пики, периодичность которых составляет в среднем 3 года (в мг/л): 1985 — 29,31, 1988 — 29,21, 1991 — 31,12, 1994 — 17,34, 1999 — 18,24. Минимальное содержание приходится на 1988 г. и составляет 4,16 мг/л. Основные тенденции показателей окисляемости скважинных вод северной и южной линий во многом схожи. Максимум южной линии приходится на 1985 г. и составляет 21,42 мг/л, северной — на 1987 г. и равен 18,4 мг/л. Минимумы (южная линия — 0,82 мг/ л, северная линия — 0,15) наблюдались в 1985 г.
30
Снижение окисляемости с 1990 по 1997 г. связано с прекращением сельскохозяйственной деятельности в районе скважинного поля, а также с общим сокращением загрязнения воды из-за спада экономической активности. Однако за последние 10 лет, по данным лаборатории ВВС, вновь прослеживается тенденция к повышению перманганатной окисляемости. Кроме того, более точные анализы бихроматной окисляемости вод показали, что содержание органики в них значительно выше, чем способен окислить перманганат-ион (см. табл.). Показатели окисляемости при увеличении мощности водозабора еще более возрастут, что в сочетании с повышением требований к качеству воды в РФ может привести к серьезным осложнениям в эксплуатации водозабора.
Вариации перманганатной и бихроматной окисляемости подземных вод района пос. Озерки, мг/л
Место отбора пробы Перманганатная окисляемость Бихроматная окисляемость
1 5,22 28,7
2 4,84 9,2
3 5,39 27,2
4 6,21 23,2
Заключение
Анализ источников загрязнения подземных вод Калининградского скважинного водозабора показал, что основная причина повышенного содержания органических веществ в них — бесконтрольный сброс неочищенных и плохо очищенных стоков пос. Озерки в гравийные карьеры, а также сбросы дренажных и поверхностных сельскохозяйственных стоков. Главный источник поступления железа — сброс вод обратной промывки фильтров Восточной водопроводной станцией в канал.
На протяжении всего исследуемого периода (1984 — 2004) содержание железа в воде канала оставалось ниже, чем в подземной воде, возможно, в связи с осаждением этого металла в донные илы с последующей инфильтрацией в водоносный горизонт. Общий тренд для поверхностных и подземных вод связан с повышением содержания железа.
Показатель перманганатной окисляемости в поверхностных и подземных водах имеет тенденцию к снижению, при этом порядок снижения в них совпадает, что подтверждает тесную связь поверхностных и подземных вод.
Для улучшения качества подземных вод окско-днепровского горизонта необходимы: реконструкция канализационного коллектора и очистных сооружений, очистка вод обратной промывки фильтров, сбрасываемых в канал, восстановление дренажной системы, перенос туберкулезной больницы пос. Озерки из санитарной зоны водозабора.
Для организации мониторинга скважинного водозабора, прежде всего, следует предусмотреть: систематические измерения уровня под-
земных и поверхностных вод, дебита скважин, ежедневные анализы качества подземных вод по большему количеству показателей (растворенный и общий органический углерод, аммонийный азот, хлориды, сульфаты, нитраты, карбонаты) систематическую регистрацию метеорологических данных. Реализация вышеперечисленных предложений позволит выявить более точную картину динамики качества подземных и поверхностных вод, а также возможности улучшения качества воды, подаваемой на Восточную водопроводную станцию.
Список литературы
1. Калинина Т. М., Горшенина Н. М. Состояние систем водоснабжения и водоотведения в Калининградской области // Труды международного семинара «Устойчивое управление и охрана водных ресурсов, приоритеты в обеспечении питьевого водоснабжения в Калининградской области». Калининград, 2005. С. 9—15.
2. Чибисова Н. В., Долгань Е. К. Экологическая химия. Калининград, 1998.
3. Чибисова Н. В. Практикум по экологической химии. Калининград, 1999.
Об авторе
31
А. И. Глущенко — асп. РГУ им. И. Канта, [email protected].
