CC BY
174
Статья
Republic are tudied. The evaluation of pathogenic importance of separate factors of inhabitant environment in the development of cerebral amyloidosis, pathomorphologic substrate of dementia conditions is given.
Key words: pathomorphologic substrate, dementias
УДК 616; 556.1
ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ПИТЬЕВЫХ ВОД КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ И МЕРЫ ПО ИХ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОМУ ПРИМЕНЕНИЮ И УЛУЧШЕНИЮ
А.В. ЕРШОВ*, И.И. СИЛИН**
Повсеместно подземные воды являются важнейшим и единственным источником питьевого водоснабжения. Развитие промышленности, рост численности городского населения за счет сельского ведут к росту использования подземных вод, ресурсы которых ограничены. Поэтому все большее значение приобретает проблема рационального использования, охраны и управления ресурсами подземных вод. Под охраной подземных вод понимается защита от загрязнения и истощения. Ныне констатируется повышение уровней загрязнения, называются города и промышленные районы, где загрязнение питьевых вод превысило допускаемые критерии качества и безопасности. Не анализируются материалы по изменению качества питьевых вод в результате химического и радиационного загрязнения: при интенсивном загрязнении поверхностных вод; в случаях преимущественного влияния техногенных источников загрязнения, расположенных на поверхности земли, особенно расположенных в ЗСО - II, III; в случаях применения природных источников геохимического облика, расположенных в нижележащих горизонтах, которые становятся доступными в результате интенсивного водоотбора, превышающего возможности водоносного горизонта; в случаях влияния природных источников, расположенных в водоносном горизонте на удалении от водозаборов, активизированных из-за образования в них депрессионных воронок и изменения гидродинамической и геохимической обстановки.
Цель работы - изучение основных очагов загрязнения подземных вод, анализ процессов, ведущих к их загрязнению и истощению, выдача прогноза качества воды на участках водозаборов и обоснованных рекомендаций, направленных на предупреждение и уменьшение масштабов, ликвидацию загрязнения и истощения природных ресурсов питьевых подземных вод на урбанизированных территориях севера Калужской области (в районе бассейна рек Протвы и Лужи).
Установлено, что из-за интенсивной эксплуатации водозаборов режим подземных вод нарушен. В каменноугольном карбонатном водоносном комплексе сформировалась компрессионная воронка, в пределах которой произошло снижение уровня в районе водозаборов гг. Верея, Можайск (на 14 метров), Наро-Фоминск, Обнинск, Балабаново, п. Ермолино (более чем на 40 метров). Абсолютные отметки уровней на этих водозаборах понизились на 90-100 м. Пространственно воронка приурочена к крупной древнечетверичной ложбине, сопровождающей на севере р. Исьму, а ниже - р. Протву и р. Городнянку. На протвинском горизонте наибольшее понижение уровней наблюдается в районе водозаборов гг. Балабаново, Ермолино, Обнинска. Пьезометрическая поверхность здесь снижена до отметок 110-115 м при общем понижении уровня на 20-25 м. Депрессионные воронки осложняют региональную депрессию в Московском бассейне подземных вод с поперечником в 200 км. В водоносном каширском горизонте сформировались местные депрессионные воронки, диаметром 2-3 км и понижением 4-5 м. В водоносном упинском горизонте на фоне несезонных колебаний наблюдается устойчивое снижение уровней воды. В долинах рек, где уровень эксплуатационного горизонта снижен до уровня воды в реке, идет существенное поглощение поверхностного стока, особенно сильное в половодье. В долине р. Протвы, по наблюдениям на вашутинском водозаборе, уровень эксплуатационного окско-тарусского гори-
**ФГУ Центр госсанэпиднадзора в Калужской области тел.8-084-2-55-00-93 Всероссийский институт экономики минерального сырья, Калужский филиал тел.8-084-32-5-62-72
зонта испытывает резкие сезонные колебания: через 10-30 дней от начала паводка уровень горизонта поднимается на 20-25 м. Долина р. Протвы и сама река вследствие размыва по долине верейского и стешевского водоупоров, стала источником питания основных водоносных горизонтов. Динамика режима уровней в окско-тарусском водоносном горизонте показывает на существенную роль в формировании запасов водозаборов сезонного восполнения ресурсов в весенний паводок и последующей их обработки в остальное время года. Максимальные понижения уровня в скважинах наблюдаются в зимнюю межень (декабрь-февраль). На Вашутинском водозаборе г. Обнинска от начала эксплуатации (1972 г.) понижение достигло 42^3 м, а на расстоянии 2 км от водозабора снижение уровня составило 26 м. Уже к 1988 г. окско-тарусский горизонт на месторождении был осушен в радиусе 1-2 км на 10-20 м (по данным резистивимет-рии, при мощности пласта 40-45 м, активная зона равна 30-35 м). Заполнение осушенной части пласта в паводок обеспечивает восполнение запасов и последующий водоотбор в течение года. Часть запасов формируется за счет динамических потоков по пласту с окружающей территории, т.к. водопроводимость пласта на водоразделах на порядок ниже, чем на водозаборе. В межень водоотбор формируется за счет перетока из реки и гравитационной водоотдачи безнапорной части Окско-Тарусского водоносного горизонта. Формирование запасов воды идет за счет р. Протвы. Из баланса модели (моделирование выполнил B.C. Плотников в 1997 г.) при подсчете запасов воды обнинских месторождений следует, что переток из реки дает до 90% водоотбора. Формирование химсостава подземных вод водозаборов в долине зависит от гидродинамических условий, уровня антропогенного загрязнения грунтовых вод и числа загрязненных коммунальнопроизводственных стоков, сбрасываемых в реку, т.к. проницаемость пород в пределах древней долины р. Протвы хорошая.
Загрязнение подземных вод прибрежных водозаборов в результате хозяйственной деятельности в условиях нарушенного режима происходит в путем инфильтрации загрязненных поверхностных вод в подземные водоносные горизонты; посредством восходящей фильтрации минерализованных вод из нижележащих непромышленных водоносных пластов в промышленные горизонты вследствие интенсивного водоотбора; вследствие латеральных инверсионных динамических подтоков загрязненных поверхностных вод из реки в подземные водоносные горизонты. Условия защищенности подземных вод от инфильтрации загрязнения каширского, протвинского и окско-тарусского горизонтов нами оценивались по методике В.М. Гольдберга (ВСЕГИНГЕО).
Водоносный каширский горизонт дренируется речной системой бассейна р. Протвы на территории Московской и Калужской областей, имеет островной характер распространения в крайней северо-западной и северо-восточной частях бассейна и характеризуется различной степенью защищенности. В нижней части бассейна р. Протвы на водоразделе рек Таруса - Протва на локальных участках по границе распространения напорных вод, водоносный горизонт перекрыт толщей кимеридж-келловейских глин. Мощность глин крайне не выдержана и контролируется изопахитами мощностью до 20 метров. Такие мощности имеются и на крайнем северо-западе в средней и верхней части бассейна реки Протвы. Учитывая, что вертикальный градиент напора на этих площадях имеет отрицательные значения, степень защищенности горизонта здесь условна. На водоразделе рек Таруса -Протва, Протва - Нара, Протва - Лужа, где водоносный горизонт находится в зоне дренирующего влияния этих рек, каширский водоносный горизонт безнапорный. Степень защищенности безнапорных вод слабая из-за наличия в зоне аэрации ненадежных слабопроницаемых экранов - маломощных слоев покровных суглинков (до 4 м), суглинков, московских и перекшинской морен мощностью 5-10 м. Такая категория защищенности не обеспечивает с достаточной надежностью предотвращение фильтрации загрязняющих веществ в каширский водоносный горизонт. Водоносный протвинский горизонт на преобладающей площади бассейна р. Протвы обладает напором, дренируется на территории Московской и Калужской областей. В долинах рек горизонт безнапорный. Роль верхнего водоупора выполняют верейские глины, которые обеспечивают защищенность водоносного горизонта от поверхностного загрязнения, а в местах их размыва - слабопроницаемые четвертичные отложения. При оценке степени защищенности напорных вод горизонта учитывались все природные факторы защищенности, но определяющей
A.B. Ершов, И.И. Силин
все же была мощность разделяющего водоупора и его литологический состав. На междуречье Нара - Протва горизонт относительно хорошо защищен. Чуть ниже оценены условия защищенности на междуречьях Протва - Лужа, где в качестве верхнего водоупора служат слабопроницаемые отложения четвертичного возраста (московской морены) суммарной мощностью до 10-30 м, при наличии фильтрационных «окон» от 3-5 до 25% от площади водоупора. В долинах рек Лужа, Протва, где водовмещающие породы горизонта выходят на дневную поверхность, преобладают воды грунтового типа. Интенсивная эксплуатация про-твинского водоносного горизонта водозаборами гг. Боровска, Балабанова обусловила снижение уровня воды ниже уреза рек и привлечение дополнительного питания за счет вышележащих водоносных горизонтов и поверхностного стока. Отсутствие верейского водоупора и малая мощность слабопроницаемых отложений четвертичного возраста не предотвращают фильтрацию загрязняющих веществ в грунтовые воды протвинского горизонта. В этих условиях они слабо защищены от загрязнения. К такой же категории защищенности относятся подземные воды на участках существующих водозаборов Вереи, Боровска и Бала-баново. Водоносный окско-тарусский комплекс дренируется средним и нижним течением р. Протвы на территории Калужской области и Серпуховского района Московской области. По степени защищенности водоносного комплекса отдельные части территории бассейна оцениваются неоднозначно, что определяется мощностью перекрывающих водоупорных толщ, обеспечивающих водам напор, и величиной соотношения уровней грунтовых и напорных вод. На большей площади своего распространения воды комплекса обладают напором. Анализ критериев естественной защищенности напорных вод показал, что общая мощность слабопроницаемых отложений, залегающих в кровле комплекса, не превышает 25-30 м, а местами - 10 м. В северо-восточной части территории верхним водоупором являются стешевские глины, мощность которых контролируется изопахитой 10 м. При изучении литологического состава перекрывающих водоносный комплекс водоупорных толщ установлено, что стешевские глины имеют фациальные «окна» около 5% от площади водоупора.
Рис. 1. Зависимость состава воды от глубины залегания горизонта (Бело-усовский водозабор)
По совокупности природных факторов защищенности выделены территории условно защищенные и незащищенные. Условно защищен водоносный комплекс на участках, где в кровле его залегают моренные суглинки (московские и перекшин-ские) мощностью от 10 до 30 м, литологический состав которых по площади не выдержан. Отмечаются фациальные «окна» до 25% от площади слабопроницаемых пород. К этой категории отнесены участки распространения стешевских глин мощностью до 10-20 м, в разрезе которых отмечены прослои известняков и доломитов. Соотношение уровней грунтовых и напорных вод здесь имеет отрицательные значения, и загрязняющие вещества могут проникать из четвертичных водоносных горизонтов. Такие участки выделены на склонах долин рек Протвы, Лужи. Слабо защищен водоносный комплекс в долинах рек Лужи и Протвы, где он перекрыт хорошо проницаемыми песками, супесями аллювиального водоносного горизонта современных и погребен-
ных долин. Соотношение уровней грунтовых и напорных вод характеризуется отрицательным вертикальным градиентом напора и, несмотря на то, что на отдельных участках долин рек вертикальный градиент напора имеет положительные значения, вероятность фильтрации загрязняющих веществ за счет поверхностного стока не исключается, а защищенность горизонта не гарантирована. При оценке естественной защищенности действующих водозаборов большое, значение имеет их расположение (в геоморфологическом плане) и степень изолированности эксплуатационного водоносного горизонта от горизонтов грунтовых вод. Существующие водозаборы г. Малоярославца, Боровска, Балаба-ново, Обнинска расположены вдоль рек Протвы и Лужи. Аллювий этих рек на сравнительно больших площадях залегает непосредственно на размытой поверхности окско-тарусского водоносного комплекса и обеспечивает гидравлическую связь поверхностных вод с подземными. На таких участках поверхностные воды рек Протвы и Лужи могут принимать участие в восполнении сработанных запасов подземных вод. Достоверность наличия фильтрационных «окон» перетока подземных вод из вышеза-легающих горизонтов подтверждается гидрогеологическими и геофизическими исследованиями. В региональном плане на горизонтальную и вертикальную зональность вод окско-тарусского горизонта влияет не только погружение пород в северо-восточном направлении, но и широкое развитие в осадочном чехле локальных тектонических структур и возникновение на их стыках зон повышенной трещиноватости и проводимости. К зонам трещин приурочены гидрогеохимические аномалии и повышенные концентрации в водах гелия, а также стронция, железа, марганца, фтора, формирующиеся как за счет восходящей фильтрации минерализованных сульфатных вод из нижележащих горизонтов, так и из-за интенсивного выщелачивания последних из водоносных пород. В пределах распространения сульфатногидрокарбонатных вод в районе водозаборов г. Балабаново вскрываются воды с концентрацией гелия 110-240 х 10-5 мг/л, геохимические аномалии железа, фтора, стронция стабильного.
Рис. 2. График осадков и стока бассейна р. Протвы. 1 - продолжительность выпадения осадков (час), 2 - количество осадков, 3 - величина стока (мм)
Была исследована зависимость состава воды от глубины залегания водоносного горизонта на Белоусовском и Малояросла-вецком водозаборах. Отмечается, что в более глубоких горизонтах месторождений подземных вод возрастает общая их минерализация за счет роста концентрации хлорид-иона и сульфат-иона. Изменение содержания других ионов невелико. Изменение состава вод с ростом глубины водоотбора связано с притоком минерализованных вод из зоны замедленного водообмена на участках с повышенной проницаемостью пород малевского водоупора (рис. 1). Модель оценки естественной защищенности подземных вод от антропогенного загрязнения не учитывает инверсионный горизонтальный перенос загрязнений вместе с речной водой, питающей водозаборы. Эксплуатация подземных вод отражается на качестве и водности малых рек. На территории Московской области порядка 25% стока бассейна р. Протвы формируется за счет подземных вод, а модуль подземного стока составляет ~2 л/с на км2. Расчеты показывают, что больше половины откачиваемых
А.В. Ершов, И.И. Силин
подземных вод составляют фильтрующиеся речные воды, а сработка емкостных запасов подземных вод составляет <20%.
На некоторых водозаборах г. Обнинска инверсионный переток из реки дает восполнение до 90% запасов вод. Такой баланс предъявляет особые требования к качеству поверхностных вод в местах их фильтрации в глубокие водоносные горизонты. Существование механизма восполнения сработанных запасов водоносного горизонта за счет речной воды объясняет загрязнение вод Центрального, Самсоновского и Вашутинского водозаборов тритием, источник которого - могильник радиоактивных отходов (промзона ФЭИ) - расположен от водозаборов ниже по течению реки на расстоянии 2,5-3 км. На рис. 2 изображены графики осадков и стока в бассейне р. Протвы по данным метеорологов и характеристика стоков по генезису антропогенных загрязнений.
В зимний период идет накопление материала воздушных выбросов предприятий в снеговом покрове, а речной сток содержит коммунально-производственные сточные воды. В период весеннего половодья идет сток накопившихся за зиму атмосферных выбросов, составляющих основной объем загрязнений талой воды. В летний период состав стока смешанный.
Сравнительный анализ объема выпадающих осадков и длительности их выпадения показал, что около половины годовых осадков выпадает летом за пятую часть годовой продолжительности. Зимой срок выпадения осадков составляет более 60% от годового, а выпавшие осадки составляют -треть от их годового объема, в т.ч. в виде снега - 15-20%. Т.к. объем техногенных выбросов не зависит от погодных условий, то уровень очистки приземной атмосферы от трития и других глобальных радионуклидов зимой в 2,5 раза выше, чем летом. Выпавшие со снегом радиоизотопы накапливаются на площади водосбора р. Протвы, а в период весеннего подъема уровня поступают в подземные водоносные горизонты. Добываемая на обнинских заборах вода является смесью подрусловой речной воды, паводковой снеговой и гравитационной воды из вышележащих горизонтов. На месторождениях соотношение снеговой, речной и гравитационной воды будет разным. Уровень трития и вредных веществ в воде может меняться по метеопричинам, из-за режима реки, глубины промерзания почвы, режима функционирования радиоактивных опасных отходов. В паводок уровень трития на обнинских водозаборах возрастает, а уровень концентрации загрязняющих веществ, снижается. На рис. 3 и 4 показаны графики сезонной мутности воды р. Протвы и обнинских водозаборов. При анализе зависимости высоты подъема воды в окско-тарусском горизонте в период весеннего половодья в зависимости от расстояния водозабора до поймы реки оказалось, что эта зависимость не линейна и приближается к таковой только в зоне 0-2,5 км
зима весна лето Осень зима
Рис. 3. Графики мутности (мг/л) и величины стока (мм) р. Протвы
ЦДХ
январь февраль март апрель май июнь июль аюУст сентябрь октябрь ноябрь декабрь
Рис. 4. Графики мутности подземных вод Вашутинского водозабора
На восполнение горизонтов влияют структурные особенности водовмещающей толщи (рис. 5).
Расстояние до русла р. Протвы. и
Рис. 5. Зависимость высоты подъема уровня воды в окско-тарусском водоносном горизонте от расстояния до поймы р. Протвы
Более сильное загрязнение подземных вод имеется на водозаборах, расположенных выше по течению р. Протвы от г. Обнинска ближе к центру пьезометрической депрессии: Балабанов-ском, Ермолинском, Ватутинском, Самсоновском, Центральном. Качество воды на водозаборах, расположенных ниже города (Добринские, Карповский), лучше. Подземные воды верхней зоны соответствуют нормативам качества питьевой воды по стабильным элементам, за исключением ряда участков по железу, марганцу, стронцию общему, фтору, барию, общей жесткости и др. Железо - в концентрациях до 5-8 мг/л (в среднем 2-3 мг/л). Повышенные содержания марганца, но в пределах допустимых отклонений наблюдаются часто, а в превышающих нормативы концентрациях - только в ряде скважин. Аномалии стронция и фтора приурочены к излучине р. Протвы в районе г. Балабаново, п. Балабаново-1, Ермолино, Вашутино. Здесь в ряде скважин отмечено устойчивое превышение ПДК по стронцию в 2-4 раза. Последнее связано с неотектонической структурой участка, расположенного на пересечении широтной и меридиональной разрывных зон, что дало повышенную проницаемость водовмещающих и водоупорных горизонтов, наличие в карбонатных породах минералов, содержащих стронций. Содержание стронция в подземных водах Боровского района равно 15-28 мг/л при допустимом 7 мг/л. В 1999-2000 гг. в количествах, превышающих ПДК, стронций обнаружен в ряде скважин на водозаборах: Вашутинском (скв. 56, 63, 63-а, 65, 74, 77, 73, 79), Самсоновском, Белоусовском (скв. 6), Протвинском (скв. 4), с. Тростье.
По данным НПО «Центргеология», на севере Калужской области нет месторождений стронция, хотя широкое распространение здесь стронциеносных вод вполне вероятно, т.к. подземные воды характеризуются благоприятным для миграции стронция кальциево-гидрокарбонатным и кальциево-сульфатным составом и повышенной жесткостью. Наличие стронциевых руд на некоторой глубине не исключено, т.к. в сходных условиях Московской, Тульской и Смоленской областей таковые имеются. Содержание стронция в воде контролируется ее сульфатностью: при повышении сульфатности уровень стронция в воде снижается в связи с низкой растворимостью целестина. Гидрокарбонатные углекислые воды местами обогащены стронцием, т.к. 8г(НС03)2 растворяется лучше, чем Са(СО3)2. Поэтому гидрокарбонатные углекислые воды выщелачивают стронций из карбонатных пород. Благоприятные условия для миграции создаются и в хлоридных водах, т.к. в них нет осадителей стронция. Исходя из гипергенной геохимии стронция, антропогенная причина его повышенного уровня в водах способствует росту его растворимости.
Аномалия фтора в г. Балабаново отмечена почти в тех же границах, что и аномалия стронция. Фтор в превышающих ПДК концентрациях имеется на водозаборе Вашутино (в -50% скважин) и в одиночных скважинах д. Тростье, г. Белоусово (рис. 6).
Наряду с аномально высокими концентрациями фтора в подземных водах окско-тарусского горизонта выявлены участки с дефицитом фтора. Оба выявленных участка с дефицитом фтора располагаются на удалении от крупных промышленных зон района. Речная вода бассейна р. Протвы и крупные строки с очистных сооружений содержат фтор в количестве десятых долей
А.В. Ершов, И.И. Силин
мг/л, поэтому едва ли могут быть источником аномалий. Артезианские воды зоны аэрации на фоновых участках тоже содержат фтор в пределах 0,5-0,6 мг/л. В районе аномалий преобладают процессы растворения фторсодержащих минералов из водовмещающих карбонатных пород. Предел этого процесса связан с достижением произведения растворимости Сар2. Поэтому в подземных водах кальций и фтор нередко являются антагонистами. В водах каменноугольных отложений Московского артезианского бассейна имеются зоны, в которых фтор не насыщает воды (85-20%), и зоны, в которых вода насыщена фтором. В последнем случае наблюдается обратная зависимость между содержанием в водах кальция и фтора. На глубине 198-252 м имеется водоносный оптуховско-хованский терригенно-карбонатный комплекс, содержащий слабо минерализованные магниево-кальциевые воды с концентрацией бора 1,27 мг/л, фтора - 1,95 мг/л, стронция -9 мг/л. На участках тектонических зон в пределах пьезометрической воронки происходит подток оптуховско-хованской воды, нарушая равновесие фтора в породах вышележащих горизонтов.
В местах встречи фтороносных вод с гипсоносными и др. породами, богатыми кальцием, фтор может оседать на кальциевом барьере, возникают аномалии дефицита фтора. Исследования позволят уточнить источники и процессы накопления в воде стронция и фтора. Дефицит фтора стимулирует развитие кариеса, тогда как избыток его способствует флюорозу костей.
Общее железо в подземных водах образует крупную площадную аномалию, охватывающую бассейн р. Протвы от г. Боровска до п. Протва, и локальные аномалии в округе г. Малоярославец и Белоусово (рис. 6). Концентрация железа в аномалиях окско-тарусского водоносного горизонта составляет от 1 до 10 и более ПДК. В этих же пробах воды наблюдаются повышенные концентрации элементов - спутников железа, марганца. Концентрации спутников железа обычно не превышают 1-2 ПДК.
Рис. б. Карта загрязнений подземных, вод окско-тарусского водоносного горизонта: 1 - граница группового водозабора. 2-6 - границы участков с аномальной концентрацией в воде соответственно: 2 - трития, 3 - железа общего, 4 - фтора (дефицит), 5 - стронция и фтора (избыток), 6 - сульфат-иона. Пунктирными изолиниями показаны гидроизопьезы уровня водоносного горизонта при эксплуатации
Среднее содержание железа в сухих остатках подземных вод окско-тарусского горизонта составляет 0,2 мг/л. Фон марганца в поверхностных водах равен 0,05 мг/л (при стандартном отклонении 0,3), однако накопление его в 40 крат выше. Такие высокие уровни железа и марганца в поверхностных водах говорят в пользу техногенной природы. В пользу этого говорит то, что максимальные концентрации железа в подземных водах наблюдаются исключительно вблизи промышленных центров
региона. Частично отклонение качества питьевой воды от нормативов по железу, фтору, стронцию и марганцу, по-видимому, объясняется нарушением режима эксплуатации водозаборов, из-за чего идет подток слабоминерализованных вод из нижележащих непромышленных водоносных горизонтов. Превышение ПДК хотя бы в одной пробе воды установлено для 18 компонентов: железа, стронция, марганца, фтора, фосфора, бария, кадмия, меди, нитратов, нитритов, аммония, бенз(а)пирена, трития, стронция-90, нефтепродуктов, а также органолептических (мутности, цветности) и бактериологических показателей. Наиболее часто аномальные содержания отмечаются на водозаборах гг. Обнинск, Балабаново, Боровск. По данным центров госсанэпиднадзора по Калужской области, только в 1999 г. выявлено превышение ПДК более чем в 300 пробах воды, в том числе в 40 пробах - в 10 раз и выше. Наиболее высокие отклонения от нормативов отмечены для железа, фтора, тяжелых металлов, органолептических и микробиологических показателей. На Ва-шутинском и Добринском водозаборах выявлено присутствие в водах трихлорэтана в количестве соответственно 0,31 и 0,19 мг/л. Загрязнение подземных вод тритием впервые было выявлено сотрудниками НПО «Тайфун» в родниках левобережья р. Протвы. Источником трития является новое хранилище радиоактивных отходов, где содержатся отработанные тритиевые мишени с очень высокой активностью этого нуклида. Концентрация трития в грунтовых водах вблизи могильника, по данным опробования наблюдательных скважин, достигает первых десятков тысяч Бк/л, что превышает величину УВвода НРБ-99, равную 7700 Бк/л.
Концентрация трития в водах ряда водозаборных скважин ближайшего к могильнику месторождения подземных вод Центрального составляет 34-620 Бк/л. В отдельных скважинах водозабора Самсоновский, расположенного в 2,5 км от могильников, содержание трития составляет порядка 200 Бк/л. В наиболее удаленном от могильников Вашутинском месторождении содержание трития составляет 5-13 Бк/л. Построенная по результатам анализа диаграмма зависимости концентрации трития от расстояния до могильника выявила логарифмическую закономерность распределения, характерную для природного рассеяния от точечного источника. Опробование водозаборов, расположенных ниже по течению реки от могильников радиоактивных отходов, показало присутствие трития в ряде скважин Добринского, Бело-усовского и Протвинского водозаборов. На водозаборах, расположенных вблизи РАО, концентрация его растет, но амплитуда колебания концентрации в зависимости от расстояния до РАО ниже, чем от гидрологических сезонов (рис. 7).
Рис. 7. Изменение среднего уровня концентрации трития в подземных водах обнинских водозаборов
В период весеннего половодья концентрация трития в подземных водах, по предварительным данным, возрастает в несколько раз. В ряде скважин присутствует 908г. Загрязнение подземных вод радионуклидами не представляет угрозы здоровью населения, т.к. концентрация их значительно ниже нормативов для питьевой воды. Но факт появления в воде радионуклидов обязывает усилить контроль радиоактивного состояния подземных вод и источников радиоизотопов. На рис. 7 уровни накопления трития в воде даны в коэффициентах концентрации (КК = С/Сф), рассчитанных отдельно для измерений, выполненных в лабораториях ГНЦ РФ-ФЭИ и НПО «Тайфун», т.к. в аналитических данных для построения есть систематическое расхождение.
Обследование водозаборов бассейна р. Протвы выявило нарушения эксплуатации подземных вод, способствующие их непроизводительному истощению и загрязнению: отсутствие лицензий на водопользование; ряд водозаборов работает без разведанных запасов подземных вод; не ведется учет водопо-требления; имеются неучтенные водозаборные скважины, пробу-
А.В. Ершов, И.И. Силин
ренные без лицензий на водопользование; техническое состояние скважин не соответствует нормативам. Отмечается переток в скважинах грунтовых вод в подземные водоносные горизонты; аварийные и брошенные скважины не ликвидируются и не тампонируются; часто отсутствуют или захламлены ЗСО I очереди, не соблюдаются зоны санитарной защиты П-Ш очереди; не ведется контроль качества воды и замеры уровней; часто за состояние водозаборов отвечают лица, технически не подготовленные для этой работы. Техническое состояние каждой 4-й скважины сельских водозаборов не соответствует нормативам.
В г. Обнинске контроль качества воды ведется ведомственными лабораториями, Центром ГСЭ с частотой I раз в месяц. Решением горадминистрации для всех водозаборов г. Обнинска выделены зоны санитарной охраны, состоящие из трех поясов. Первый пояс ЗСО включает существующие и установившиеся в натуре по периметру их ограждения площадки вокруг скважин. Верхняя граница второго пояса ЗСО установлена в 26 км от Вашутинского водозабора (с. Рыжково), нижняя - в створе Доб-ринского водозабора (у д. Спас-Загорье). Боковые границы удалены от уреза реки на расстояние 0,5-1 км. Площадь пояса ЗСО составляет 53 км2. По геологическим критериям в эту зону следует включить всю площадь междуречья Протва - Городнянка (от водозабора г. Боровска и Ермолино до р. Лужи), где формируются основные запасы чистых подемных вод, поступающих на обнинские водозаборы. Тогда общая площадь ЗСО-П составит порядка 100 км2. Особенность геологического строения этой территории заключается в том, что ниже г. Боровска палеодолина р. Протвы разделяется на два рукава, один из которых вытянут вдоль современной поймы р. Протвы, другой - р. Городнянки. Междуречье Протвы и Городнянки имеет высокий уровень грунтовых вод, обилие мелких озер и болот, где идет естественная очистка атмосферных осадков. Раз стешевский водоупор в пределах палеодолины размыт, очищенные грунтовые воды здесь инфильтруются прямо в окско-тарусский водоносный горизонт. Междуречье рек Протвы и Городнянки располагается на западном краю пьезометрической депрессии и обеспечивает приток подземных вод на обнинские водозаборы. Общие расчетные запасы формирующихся на этой территории вод составляют ~4 млн. м3 в год. В связи со значимостью территории для водоснабжения городов Обнинск, Боровск, Ермолино надо определить для нее статус особо охраняемой территории (гидрогеологического заповедника). Третий пояс ЗСО установлен в 3-5 км от русла реки в обе стороны и имеет площадь379 км2.
Непосредствено в районе г. Обнинска с целью повышения качества подземных вод, необходимо ликвидировать выпуски сточных вод спецочистки путем организации замкнутого цикла водообмена; ряд промышленных предприятий перепрофилировать, а животноводческие фермы вывести из зоны незащищенных подземных вод; объявить территорию междуречья Городнянка -Протва зоной ограниченной хозяйственной деятельности, соответствующей уровню защиты ЗСО-П, т.к. на этом участке формируются запасы чистых подземных вод обнинских водозаборов; ликвидировать выпуски неочищенных стоков в пруды-отстойники р. Дырочной; завершить строительство очистных сооружений г. Обнинска и др. городов, обеспечивающих качественную очистку стоков; подготовить дополнительную сеть режимных наблюдательных скважин и новый регламент опробования с целью контроля дальнейшего распространения выявленных очагов загрязнения подземных вод тритием, стронцием-90, железом, фтором, стронцием общим, барием и другими элементами; разработать проект выноса в места хранения радиоактивных отходов (НПО «Радон») из могильников РАО ФЭИ и ФНИФХИ. Поскольку в обнинские хранилища РАО свозились отходы со всей европейской части России, вынос могильников является проблемой федерального значения; разработать проект обеспечения безопасного содержания отработавших ядерных реакторов на базе всесоюзного музейного комплекса атомной энергетики.
В результате эксплуатации водозаборов севера Калужской области и техногенного загрязнения окружающей среды выявлены объективные изменения гидродинамических и геохимических условий формирования подземных вод. Под влиянием техногенеза в бассейне р. Протвы возросла миграция многих элементов, увеличилось поступление в подземные воды органических веществ, способствующих образованию металлоорганических комплексов, в большинстве своем растворимых и весьма токсичных, увеличилось содержание в воде углекислоты, ухудшились
органолептические свойства воды, возросла ее агрессивность. Возросла общая площадь депрессионных воронок, скорость фильтрации и произошло перераспределение напоров подземных вод, что привело к нарушению естественной защищенности и ухудшению качества подземных вод.
Задачи по развитию геомиграционной модели водозаборов и прогнозированию изменения качества питьевых вод:
1. Изучить характер изменения качества воды р. Протвы на участке гг. Боровск - Жуков с оценкой объема и состава сбрасываемых сточных вод, гидрохимических и геохимических процессов, влияющих на качество воды, т.к. в окско-тарусском горизонте имеется поток, параллельный р. Протва и направленный против течения реки. Этот поток создаёт условия для переноса загрязнений из р. Протвы в депрессионную воронку Вашутинского, Самсоновского, Центрального и Добринского водозаборов.
2. Для уточнения техногенных источников загрязнения выполнить экологический аудит санитарных зон обнинских водозаборов, сводный расчет ПДС бассейна р. Протвы, разработать новый Проект ЗСО водозаборов г. Обнинска по требованиям СанПиН 2.1.4.027-95. Уточнить проект консервации Обнинской АЭС и др. отработавших реакторов для экологической безопасности долговременного хранения для окружающей среды.
3. Провести оценку критических объемов некондиционных малосоленых подземных вод, поступающих из нижележащих водоносных горизонтов в общем балансе вод обнинских водозаборов, которые могут привести (и приводят) к некондиционному ухудшению качества хозяйственно-питьевых вод. Опасность такого рода загрязнения подземных вод возрастает пропорционально росту депрессионной воронки Вашутинского водозабора.
4. Определить источники и условия природного геохимического загрязнения грунтовых и артезианских вод окско-тарусского водоносного горизонта, при которых возможно превышение критического уровня качества воды. Такого рода загрязнение подземных вод отмечено на Центральном, Самсоновском и части Вашутинского водозабора.
5. Оптимизировать сеть режимных скважин для организации гидрогеохимического мониторинга подземных вод, по результатам которого возможна корректировка графиков объектного мониторинга Выполнить пересчет пресных ресурсов подземных вод средней части бассейна р. Протвы с учетом их качества.
6. На основе мониторинга и моделирования территории определить состав и основные параметры транспортировки загрязняющих веществ в подземные водоносные горизонты. В спектре загрязнений выделить вещества-индикаторы, пригодные для автоматизированного контроля интегрального уровня загрязнения подземных вод. Уточнить гидрогеологические и гидрогеохимические параметры и граничные условия, используемые при аналитических расчетах и моделировании.
7. Разработать проект компьютерного управления водоснабжением г. Обнинска на базе оценки качества подземных вод, геофильтрационной и геомиграционной модели территории; провести эколого-гигиеническую оценку воды и риска, связанного с влиянием состава питьевой воды на здоровье людей.
PROBLEMS OF THE UNDERGROUND POTABLE WATER QUALITY IN THE KALUGA REGION ON URBANIZED TERRITORIES AND MEASURES FOR ITS PURPOSEFUL UTILIZATIONN AND IMPROVEMENT
A.V. ERSHOV, I.I. SILIN Summary
By an example of the urbanized territories of the north of the Kaluga area basic centers of pollution and exhaustion of underground waters are investigated. It is shown, that during water consumption stocks of underground waters decrease for 20 %. And in that area about half of annual quantity of the deposits which are filling up water resources, drops out in the summer, and the basic volume of the pollution which have collected for winter in a snow, gets in water in the spring. It is established, that underground waters in the investigated area basically correspond to specifications of quality of potable water on stable elements, except for iron, manganese, strontium, fluorine and the barium, raised concentration of which is connected with industrial pollution.
Key words: underground potable water
Краткое сообщение
Й Ершов Анатолий Васильевич - кандидат биологиче- району. Расчетное значение х2, составляющее 115,8, при числе
ских нау^ доцент. Заслуженный врач РФ. Зам. главного степеней свободы 66 и табличном значении х2, равном 84,8,
врача ФГУ «Центр госсанэпиднадзора в Калужской превышает табличную величину и указывает на неравномерность
области». Автор более 50 научных работ и одной монографии. распределения заболеваемости НК у детей по области.
Окончил Рязанский мединститут им. Ак. И.П. Павлова В Ровеньском районе уровень заболеваемости детей НК яв-
ляется наиболее низким (табл.1). Низкие показатели заболевае-
ЙСилин Игорь Иванович - кандидат геолого- мости кариесом, как и стоматологической заболеваемости, име-
минералогических наук. Окончил Новочеркасский поли- ются в Красногвардейском и Вейделевском районах (Р< 0,001).
технический институт и аспирантуру при ИМГРЭ. Автор Аналогичная закономерность сохраняется и для заболевае-
25 статей и одной монографии. Ведущий научный сотрудник мости детей кариесом молочных зубов (табл.2, рис.2). Наиболее
Калужского филиала Всероссийского НИИ экономики минераль- высокий уровень заболеваемости кариесом молочных зубов у
ного сырья и недропользования, член-корреспондент РЭА. детей зарегистрирован в Борисовском районе. Территорией с
минимальной частотой заболеваемости детей кариесом молочных зубов и постоянных зубов является Ровеньской район. К районам с низким уровнем заболеваемости кариесом молочных зубов отнесены Красногвардейский, Вейделеевский и Волоконовский.
УДК616. 314-089-053
ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ ДЕТЕЙ НЕОСЛОЖНЕННЫМ КАРИЕСОМ В ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМАХ
С.Н. ГОНТАРЕВ*
Введение. Исследования отечественных и зарубежных авторов свидетельствуют о высокой распространенности неосложненного кариеса (НК) у детей во многих странах мира [2-5]. В развивающихся странах заболеваемость кариесом увеличилась и особенно там, где дети употребляют больше продуктов, содержащих рафинированные углеводы. Обследование детей дошкольного и школьного возраста в Российской Федерации показало высокую распространенность и интенсивность кариеса зубов [1].
Цель работы - изучение заболеваемости детей кариесом.
Материал и методы. Методом %2 исследовали статистику заболеваемости НК детей в Белгородской области в 2000-2003 гг.
Таблица 1
Заболеваемость кариесом детей в районах Белгородской области в 2000-2003 гг. (на 100 000)
Название района Уровень кариеса Ранговое место района
Алексеевский 127 088,9 5
Белгородский 75 734,6 12
Борисовский 164 604,1 1
Валуйский 44 126,8 19
Вейделеевский 39 720,1 21
Волоконовский 41 163,4 20
Губкинский 138 385,3 3
Г райвороновский 77 477,8 10
Ивнянский 61 502,2 15
Корочанский 153 494,7 2
Краснояружский 78 741,5 9
Красногвардейский 29 362,2 22
Красненский 59 455,1 17
Новооскольский 67 046,1 14
Прохоровский 60 866,6 16
Ракитянский 79 318,8 8
Ровеньской 10 400,6 23
Старооскольский 53 498,3 18
Чернянский 134 465,9 4
Шебекинский 70 467,8 13
Яковлевский 84 318,4 7
г. Белгород 76 254,4 11
Результаты. Частота стоматологической заболеваемости детского населения распределена неравномерно. Расчетное значение х2 при числе степеней свободы, равном 66, значительно превышает х2 табличное. Это свидетельствует о неправомерности нулевой гипотезы и наличии районов с высоким и низким уровнем стоматологической патологии среди детей. Территориальные образования с высокой и низкой частотой стоматологических заболеваний у детей имеют закономерности в географическом распределении. Уровень всей стоматологической заболеваемости среди детей и частота НК имеют максимальные показатели в Борисовском районе (табл. 1). Второе место, как и по стоматологической заболеваемости в целом, принадлежит Корочанскому
Таблица 2
Частота заболеваемости кариесом молочных зубов в Белгородской области в 2000-2003 гг. (на 100 000)
Название района Уровень кариеса Ранговое место района
Алексеевский 127.660,4 4
Белгородский 104 276,2 6
Борисовский 262 094,4 1
Валуйский 57 546,8 16
Вейделеевский 33 723,1 20
Волоконовский 28 357,6 21
Губкинский 149 338,9 3
Г райвороновский 76 334,0 13
Ивнянский 79 435,0 12
Корочанский 254 323,5 2
Краснояружский 56 171,1 17
Красногвардейский 23 238,1 22
Красненский 40 548,4 19
Новооскольский 71 453,2 14
Прохоровский 79 492,0 10
Ракитянский 101 911,7 7
Ровеньской 22 770,6 23
Старооскольский 48 701,5 18
Чернянский 99 153,0 8
Шебекинский 90 078,5 9
Яковлевский 64 251,3 15
г. Белгород 108 476,6 5
г. Старый Оскол 79 479,3 11
Таблица 3
Заболеваемость кариесом постоянных зубов у детей Белгородской области в 2000-2003 гг. (на 100 000 детей)
Название района Уровень кариеса Ранговое место района
Алексеевский 132 479,9 2
Белгородский 60 241,4 13
Борисовский 110 593,6 6
Валуйский 37 318,7 21
Вейделеевский 43 462,5 20
Волоконовский 48 369,2 19
Губкинский 132 145,0 3
Г райвороновский 78 649,2 9
Ивнянский 52 045,2 17
Корочанский 126 955,5 4
Краснояружский 90 085,4 8
Красногвардейский 32 495,9 22
Красненский 69 423,4 10
Новооскольский 64 711,1 12
Прохоровский 50 251,3 18
Ракитянский 66 696,1 11
Ровеньской 3 818,3 23
Старооскольский 55 943,2 16
Чернянский 152 877,7 1
Шебекинский 59 489,8 14
Яковлевский 95 861,1 7
г. Белгород 57 808,6 15
г. Старый Оскол 114 934,1 5
Геоинформационный анализ заболеваемости детей кариесом постоянных зубов на территориях Белгородской области
* Курский государственный технический университет
