CC BY
11
Я. А. Могилевский
К обоснованию зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения
Из Московского областного научно-исследовательского санитарно-гигиенического
института
Обоснование зон санитарной охраны является одним из наиболее актуальных вопросов коммунальной гигиены и санитарной практики. Особенно это относится к подземным водам, в отношении охраны которых имеется гораздо больше спорных вопросов, чем в отношении открытых водоемов.
В нашей стране имеется единственное в мире законодательство о санитарной охране источников водоснабжения.
Вопрос о зонах санитарной охраны подземных источников водоснабжения стал за последнее время особенно острым вследствие 'наметившейся среди части гигиенистов, санитарных врачей и особенно среди инженеров тенденции пересмотреть и установившуюся практику проектирования охранных зон, снизив требования по санитарной охране подземных вод (М. А. Руффель1, Н. Ф. Гуляев2).
Основные принципиальные взгляды Н. Ф. Гуляева сводятся к следующим положениям.
1. Постановление ВЦИК и СНК СССР от 17.У.1937 г. распространяется только на источники водоснабжения; скважина является водозаборным сооружением, а не источником водоснабжения; поэтому она нуждается только в административной охране, а не в установлении зоны санитарной охраны первого пояса как санитарного понятия.
2. Санитарной охране подлежит только водоносный горизонт, который является источником водоснабжения. Если на территории скважины водоносный горизонт хорошо перекрыт водонепроницаемыми породами и получает питание из отдаленных областей, то для таких скважин второй пояс также не нужен, так как загрязнения в водоносный горизонт в районе расположения скважин не могут проникнуть через водонепроницаемые породы. Поэтому никаких санитарных мероприятий проводить не нужно, кроме запрещения устройства поглощающих колодцев и скзажин «а эксплоатируемый водоносный горизонт. Второй пояс необходим только для незащищенных горизонтов.
3. Третий пояс зоны санитарной охраны не нужен вообще, так как он поглощается существующими общими противоэпидемическими требованиями обязательной госпитализации больных кишечными инфекциями.
Накопленный научными сотрудниками нашего института (Белицкий, Голубев, Николаева, Могилевский, Александров) большой материал по характеристике многих сотен артезианских скважин и качества воды в
1 Гигиена и санитария, 1950, № 5.
2 Н. Ф. Гуляев, Зоны санитарной охраны подземных источников водоснабжения, 1951.
них позволил нам сделать попытку теоретически обосновать некоторые вопросы санитарной охраны подземных источников водоснабжения. Но-все же мы не считаем себя пока вправе рекомендовать какие-либо нормативы. Это явится следующим этапом продолжающихся нами работ по изучению подземных источников водоснабжения.
Исходными положениям« при решении вопросов обоснования зон санитарной охраны подземных вод должны быть санитарное состояние данной территории со всем комплексом определяющих его факторов, в том числе и заболеваемости населения, и условия формирования качества подземных вод. Все факторы, участвующие в формировании качества воды, в том числе гидрогеологию и санитарную технику, следует расценивать с санитарных позиций, не придавая им самодовлеющего значения.
Мы различаем два понятия: природный состав и качество воды. Природный состав воды есть понятие гидрогеологическое, так как он определяется гидрогеологическими условиями: возрастом водовмеща-ющих пород, мощностью их, характером питания, степенью защищенности от вышележащих вод и т. д.
Качество воды есть понятие гигиеническое, зависящее от санитарных условий и санитарной ситуации, которые могут изменять его в худшую сторону, несмотря на самые благоприятные гидрогеологические условия. Поэтому санитарные условия являются ведущим фактором при обосновании зон санитаркой охраны, так как основной задачей их является сохранение качества воды, которое удовлетворяло бы гигиеническим требованиям.
От правильной трактовки гидрогеологических условий в значительной степени зависит решение таких вопросов, как определение поясов зоны санитарной охраны, их границ, комплекс необходимых санитарных мероприятий и т. д.
Прежде всего следует остановиться на питании артезианских водоносных горизонтов. По существующим взглядам, распространенным не только среди санитарных врачей, но и среди гидрогеологов, водоносные артезианские горизонты получают питание из отдаленных областей, где водовмещающие породы либо выходят на поверхность земли, либо близко подходят к ней и потому являются поглощающими для метеорных вод, играющих основную роль в балансе подземных вод. По этим представлениям местное питание, т. е. питание на ближайших территориях расположения водозаборных скважин, совершенно отрицается и ему придается только значение в случае так называемых незащищенных водоносных горизонтов.
Отсюда берет начало утверждение, что при защищенных горизонтах не нужно второго пояса, так как к водозаборной скважине вода приходит уже в сформировавшемся виде и местные условия не могут вл иять на качество воды, забираемой скважиной. По этим же соображениям не нужен и первый пояс, так как территория вокруг скважин при защищенном горизонте не может быть фактором загрязнения водоносного горизонта.
Мы стоим на противоположных санитарно-гидрогеологических позициях. Мы считаем прежде всего, что защищенность водонепроницаемыми породами является с санитарной точки зрения очень условным понятием, так как фактически даже глины фильтруют и пропускают поверхностные воды в количестве, достаточном для того, чтобы повлиять на качество воды водоносного горизонта. Так утверждает большинство современных гидрогеологов. Мы можем сослаться на работу Мятиева, в которой он определяет фильтрацию через водоупорные глины в 86,4 м3 воды с одного квадратного километра территории в сутки; на Филатова, который говорит, что суглинки, глины и сланцевые глины вполне доступны для гравитационной воды и солевого состава ее и не
могут рассматриваться практически как водоупорные. Ниже мы приводим примеры из наших наблюдений по этому вопросу.
Признавая факт практической водопроницаемости защитных перекрытий, мы тем самым признаем местное питание, а также необходимость установления охранных зон на территориях, ближайших к водозаборным скважинам, независимо от того, считается ли теоретически в данном пункте водоносный горизонт хорошо или плохо защищенным.
Однако при оценке гидрогеологических условий должны быть учтены не только геоморфология и геоструктура, но и гидрогеологические процессы, т. е. динамика, напоры, дренирование, направление потока, пьезометрические и динамические уровни и т. д., которые могут изменять состав воды и влиять на ее качество. Особенно большое значение в этом отношении имеет динамика, связанная с дренированием водоносного горизонта реками и пониженными частями рельефа территории, оврагами, тальвегами и т. д.
В противоположность дренированию водоносных горизонтов реками мы встречаемся с обратным явлением, когда водоносный горизонт в силу гидравлической связи питается открытыми водоемам^ в условиях естественного или зарегулированного режима рек. Это имеет большое значение, ибо в таких случаях качество подземных вод подчиняется очень неустойчивому фактору, каким является состав вод открытых водоемов.
Особенное санитарное значение для качества воды приобретает ¡изменение режима подземных вод, наступающее под влиянием эксплоа-тации водозаборных скважин. Депрессионная воронка, образующаяся в таких случаях вокруг скважин, может повлечь за собой присасывание вод другого качества со значительных расстояний.
Изложенные нами соображения, которые должны послужить обоснованием границ зон санитарной охраны в каждом отдельном случае, мы можем иллюстрировать примерами из работ по изучению качества артезианских вод в Московской области, проведенных сотрудниками нашего института. Эти исследования проводились по полям фильтрации, принимающим сточные воды одного из крупных городов.
Обследованные поля существуют с 1898 г. В геологическом отношении район полей фильтрации сложен четвертичными и юрскими отложениями, ниже которых идут средние и нижнекаменноугольные известняки, в которых залегают артезианские водоносные горизонты этого района, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения-
Мощность четвертичных отложений достигает 20—42 м, юрских глин—7,6—12,2 м. 'Гаюие перекрытия, казалось бы, являются достаточными, чтобы защитить водоносный горизонт от загрязнений. Для изучения качества артезианских вод скважин, сооруженных на полях фильтрации и в радиусе 3—4 км, велись наблюдения над 14 скважинами, 3 из которых расположены на самих полях фильтрации и имеют глубину 72—90 м. Был собран материал за 25 лет.
В дополнение к существующим артезианским скважинам, по нашему предложению, были пробурены 4 наблюдательные скважины глубиной 15—17 м вокруг существующих водозаборных скважин на грунтовые воды для установления состава последних.
В начале эксплоатации полей фильтрации грунтовые воды содержали 4—И мг/л хлоридов и 22,8 мг/л сульфатов при плотном остатке в 295 мг/л. В 1949 г. в этих же грунтовых водах хлоридов было 41 —129 мг/л, сульфатов— 112—263 мг/л, плотного остатка — 531— 851 мг/л, аммиака—1—8 мг/л, т. е. количество хлоридов увеличилось в II раз, сульфатов в 12 раз, сухого остатка почти в 3 раза. Такие изменения состава явились результатом фильтрации сточных вод в грунтовый водоносный горизонт.
За этот же период в артезианских водах скважин нижних полей наступили такие изменения по сравнению с их первоначальным составом: количество хлоридов увеличилось с 8,3 до 57 мг/л, т. е. в 7 раз, сульфатов с 6—13 до 76 мг/л, т. е. в 5,6 раза; окисляемость увеличилась в 3 раза, аммиак в 2 раза. Еще в 1929 г. вода приобрела затхлый запах, а с 1949 г. явственно сероводородный. В скважинах верхних полей наступили аналогичные изменения состава воды.
Таким образом, во всех скважинах полей фильтрации мы ¡имеем наступавшее из года в год изменение состава воды, -которое могло возникнуть только в результате фильтрации через водоупорные породы четвертичных и юрских глин загрязненных грунтовых вод. Объяснить изменение состава вод фильтрацией не через грунт, а через коррозированные трубы или вследствие неправильной конструкции нельзя потому, что изменение состава воды началось, когда скважины были еще ншз-ношенными. Самым главным и наиболее доказательным доводом является бактериальный состав воды, который оставался неизменно благополучным только в результате задержки бактериальной флоры путем адсорбции при фильтрации через мощные слои песков и глин. При поступлении загрязнений через обсадные трубы такая задержка бактериальной флоры не могла бы осуществиться. При последнем механизме загрязнения артезианских вод мы всегда наблюдаем быстрое ухудшение бактериального состава их. Так это случилось и со скважинами полей фильтрации в 1950 г., когда протекли обсадные трубы.
Аналогичные данные мы получили по скважинам вторых полей фильтрации, где водоносный горизонт перекрыт мощными четвертичными и местами юрскими отложениями и где тем не менее в скважинах наступили изменения состава воды, выразившиеся в увеличении плотного остатка с 239,2 до 421,2 мг/л, хлоридов с 5,6 до 58,65 мг/л, сульфатов с 19,3 до 40,3 мг/л. Наряду с этим, ухудшились также и органолептические качества воды в одной из скважин. Эти изменения отмечались через 8 лет после начала работы полей фильтрации и с каждым годом все возрастали.
Наконец, третий изученный нами случай фильтрации через водоупорные породы относится к одному из заводов фармацевтической промышленности. На этом заводе скважины питаются водоносными горизонтами, залегающими на глубине 60 и 102 м, перекрытыми толщей юрских глин от 10 до 13 м. Вследствие фильтрации сточных вод завода через грунты вода в скважинах так резко ухудшилась, что был поставлен вопрос о их тампонаже. Качество воды ухудшилось как по органо-лептическим свойствам, так и по химическим показателям: изменился цвет воды, снизилась прозрачность, появился неприятный привкус, количество хлоридов увеличилось с 1 до 130 мг/л, окисляемость—с 1,7 до 12,48 мг/л.
Для изучения качества грунтовых вод на территории завода по нашему предложению было пробурено 7 наблюдательных скважин глубиной до 15 м. Состав грунтовых вод характеризовался теми же особенностями, как и артезианских вод (хлориды, сульфаты и т. д.). Таким образом был установлен тот же механизм загрязнения артезианских год: сточные воды — грунтовые воды — артезианские воды.
Мы считаем, что приведенные факты с достаточной убедительностью подтверждают признаваемое большинством гидрогеологов положение, что защитная роль водоупорных пород является условной.
Мы полагаем, что те незначительные по своему размаху колебания в составе глубоко залегающих и хорошо защищенных артезианских вод, которые мы отмечаем очень и очень часто, являются также результатом фильтрации относительно небольших количеств поверхностных вод. Эти колебания не переходят границ, за которыми они становятся санитар.га-показательными и потому не останавливают на себе внимания санитар-
ных врачей и вместе с тем создают представление о безусловной санитарной надежности защищенных водоносных горизонтов, чего на самом; деле нет.
Мы считаем, что вопросы фильтрации через водоупорные породы, неправильно, по нашему мнению, называемые водонепроницаемыми, и связанные с этим вопросы местного питания имеют решающее значение для санитарной охраны подземных вод, и потому мы так подробно на них останавливаемся. Размеры статьи не позволяют нам развить другие вопросы, менее спорные, как гидравлическая связь с открытыми водоемами, дренирование водоносных горизонтов, роль депрессий и т. д., которые имеют весьма существенное значение для формирования качества воды.
Переходя к вопросам обоснования границ поясов зон санитарной охраны, мы в настоящее время можем наметить некоторые пути, по которым надо итш при установлении этих границ.
Прежде всего мы считаем нужным подтвердить необходимость первого пояса как важного фактора влияния на качество воды вследствие существования местного питания, а не из-за требований административного порядка. Мы не можем ни в какой степени согласиться с той точкой зрения, что скважина — водозаборное сооружение, а не источник водоснабжения, на который распространяется законодательство. Это формальное толкование.
В основу определения границ первого пояса следует положить наши знания относительно процессов фильтрации в грунтах в горизонтальном направлении. По этому вопросу А. А. Кирпичниковым проведено в нашем институте несколько работ. На основании своих экспериментальных наблюдений и литературных данных он установил, что дальность распространения загрязнений от выгребов фильтрующих и поглощаю-, щих колодцев в горизонтальном направлении в насыщенных водой грунтах может достигать по бактериальным показателям 22 м, по химическим показателям около 63 м. От выгребов, погруженных в грунтовые воды, дальность распространения по бактериальным показателям может достигать 24 м и даже 70 м и по химическим показателям 105—124 м.
Мы полагаем', что размеры в 30—50 м, установленные опытным путем для первого пояса, хотя и являются в отдельных случаях заниженными, но по практическим соображениям могут считаться достаточно обоснованными. На такой территории могут быть проведены также достаточно эффективные меры по очистке поверхностного стока, направляющегося к скважине.
Гораздо 'сложнее установить границы второго пояса ввиду большого числа факторов, влияющих на качество воды. Мы считаем, что второй пояс должен быть установлен в отношении всех скважин независимо от характера перекрытий водоносного горизонта, так как разница между надежными и ненадежными в санитарном отношении перекрытиями только количественная, а не качественная. Местное питание и характер движения подземных вод имеют основное значение для качества воды, и с этих позиций санитарная ситуация в районе расположения водозаборных скважин приобретает решающей значение.
При определении границ второго пояса необходимо руководствоваться в первую очередь санитарными условиями, в которых находится скважина и водоносный горизонт в данной точке, а затем направлением потока подземных вод, депрессией, создаваемой при эксплоатации водозаборной скважины, динамикой движения вод в данном районе и т. д. При определении потока подземных вод следует очень критически относиться к так называемым «общим гидрогеологическим соображениям», которые могут меняться в зависимости от режима питания подземных вод,
г
Депрессию, создаваемую при эксплоатации скважин, следует особенно тщательно учитывать. Этот фактор играет очень большую роль в изменении качества воды. Радиус депрессии различен. В условиях Московской области он достигает 500 м.
Трудность установления границ второго пояса определяется не столько тем, что не ясны принципы, по которым он должен устанавливаться, сколько тем, что трудны те исследования, которые необходимо провести для выяснения роли действующих факторов. Это приводит к трафарету, который создает впечатление невозможности действительного обоснования. Отсюда происходит включение в зону второго пояса больших территорий, часто ничем не оправданное.
Необходимость третьего пояса, как мы уже говорили, многими отрицается по тем соображениям, что в этом поясе следует проводить только противоэпидемические мероприятия, которые предусматриваются общими правилами по борьбе с эпидемиями. Однако необходимо помнить, что санитарная охрана источников водоснабжения вводится для того, чтобы акцентуировать профилактику водных инфекций, борьба с которыми является направляющей идеей охранных зон. По этим соображениям мы считаем, что сохранение третьего пояса, не требующего к тому же проведения каких-либо мероприятий, кроме правильной организации медицинской помощи, является необходимым и вполне оправданным.
Выводы
1. Санитарное законодательство по охране источников водоснабжения дает в руки санитарных органов могучее оружие в борьбе за гигиенические качества воды, подаваемой населению для питьевых и бытовых нужд.
2. Гигиеническая наука в настоящее время имеет в своем распоряжении достаточно данных по вопросам формирования качества воды, чтобы, исходя из них, подвести теоретические основы под организацию Охранных зон подземных источников водоснабжения.
3. Изданное в 1938 г. положение Всесоюзной государственной санитарной инспекции о проектировании зон санитарной охраны должно быть пересмотрено и составлено в виде инструкции, которая помогла бы санитарным врачам ориентироваться в вопросах охраны подземных источников водоснабжения и оценке проектов охранных зон, предъявляемых им на рассмотрение.
4. Санитарно-гигиеническим институтам следует включить в свои тематические планы разработку отдельных вопросов санитарной охраны подземных источников водоснабжения с тем, чтобы подойти к установлению норм, необходимых при проектировании охранных зон.
5. Большое количество сточных вод, связанное с мощным развитием нашей промышленности, может явиться фактором загрязнения подземных вод и потому на это обстоятельство должно быть обращено особое внимание.
* * &
а
