CC BY
8УДК 556.388:631.82(477)
Осокина Н. П.
Содержание хлорорганических пестицидов в водоносом горизонте Бучакско-Каневских отложений Украины
Институт геологических наук НАН Украины, г.Киев e-mail: N. Osokina@gmail.com
Аннотация. Институтом геологических наук НАН Украины проведены исследования газохроматографическим методом водоносного горизонта бучакско-каневских отложений Украины на содержание стойких хлорорганических пестицидов: ДДТ и его метаболитов, ГХЦГ и его изомеров, альдрин, гептахлор; фторсодержащих пестицидов: трефлан и др. Было установлено, что одновременно в одной пробе могут присутствовать 3-8 веществ и их метаболитов, производных различных групп химических соединений в концентрации ниже, чем предельно допустимые концентрации (ПДК) для воды питьевого и культурно-бытового водопользования, однако суммарный эффект их влияния на организм человека не изучен.
Ключевые слова: пестициды, водоносный горизонт бучакско-каневских отложений.
Проблема качества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, была и остается чрезвычайно острой и актуальной. Цель исследования -изучение содержания хлорорганических пестицидов в подземных водах водоносного горизонта бучакско-каневских отложений Украины.
В работе описан водоносный горизонт бучакско-каневских отложений украинского Полесья и Днепровско-Донецкого артезианского бассейна, который в геоструктурном отношении приурочен к одноименной тектонической впадине. Широкое изучение подземных вод Полесья и Днепровско-Донецкого артезианского бассейна связано с необходимостью обеспечения водой хорошего качества возростающих потребностей населения, промышленности и сельского хозяйства Украины, источником централизованного водоснабжения которых являются в основном подземные воды. Первые сведения по гидрогеологии отдельных районов Полесья встречаются в работах К.М. Феофилактова (1881,1887), А.П.Карпинского, П.Я. Армашевского, П.М. Чирвинского, П.Я. Тутковского (1893, 1911, 1914, 1918), И.Ф. Синцова (1905,1908). В 1923-1930г.г. начинается планомерное изучение подземных вод Украины в основном гидрогеологами Украинского отдела Геологического комитета (В.И. Лучицким, В.Л. Личковым, А.У. Зеленко и др.). В.И. Лучицким (1926) на основе данных бурения скважин на воду была составлена карта изобат и изогидростатических линий бучакско-каневского водоносного горизонта северо-восточной Украинской артезианской мульды. К.И. Маков (1934-1948г.г.) изучал вопросы региональной гидрогеологии территории Украины. К.Н. Варава (1955, 1956,1959) в своих работах освещает подземные воды украинского Полесья. Короткая характеристика разных генетических типов трещинных вод Украинского кристаллического щита, северо-западная часть которого находится в пределах Полесья, дается в статьях А.Е. Бабинца (1956, 1957). Ф.А. Руденко (1953, 1957) характеризует подземные воды правобережного Полесья и режим подземных вод Украинского кристаллического щита. Ю.Г. Головченко, Г.И. Банник (1971) изучали водоносность бучакско-каневских отложений Днепровско-Донецкого артезианского бассейна. Т.С. Николаенко (1971) характеризует водоносность отложений палеогена Волыно-Подольского артезианского бассейна. Ж.С. Камзист, А.Л. Шевченко (2009) осветили гидрогеологию Украины.
Водоносность бучакско-каневских отложений украинского Полесья.
Песчаная толща бучакско-каневского возраста, которая значительно распространена в пределах киевского и черниговского Полесья, повсюду характеризуется большой обводненностью[1]. Почти на всей площади своего распространения на Полесье бучакско-каневские отложения залегают мульдоподобно и перекрываются водостойкими мергелями киевского яруса, отсутствующими только на северо-восточной и западной окраинах распространения бучака, т. е. в областях его питания, где киевский ярус представлен преимущественно песчаными фациями; такое положение создает условия для существования в бучакско-каневских отложениях достаточно мощного напорного водоносного горизонта, который характеризуется значительной водообильностью.
Песчаные отложения каневского яруса обычно сменяются бучаком без резко заметного фациального перехода, и вся бучакско-каневская толща пород содержит гидравлически связанные напорные воды, потому ниже они рассматриваются как один совместный бучакско-каневский водоносный горизонт.
Условия залегания обводненной толщи бучакско-каневских отложений характеризуются постепенным погружением их от окраин распространения до оси эоценовой мульды Днепровско-Донецкой впадины, где глубины залегания водоносного горизонта, изменяются в пределах Полесья от 20-35 до 50-80 м, достигают 110-120 м. Водоносный горизонт бучакско-каневских отложений эксплуатируется большим количеством скважин, дебиты которых изменяются от 3-5 до 20-38 м3/час при значительно небольших понижениях пьезометрических уровней. Величины удельных дебитов скважин изменяются в пределах 0.5-2.0 до 5-8 м3/час, изредка 10-12 м3/час.
Резкая смена дебитов скважин, которые раскрыли бучакско-каневский водоносный горизонт, связана с неоднородностью литологического состава пород водовмещающей толщи, частой сменой как по глубине, так и по площади распространения более крупнозернистых песков этой толщи мелкозернистыми глинистыми их разновидностями, что подтверждается большим фактическим материалом бурения скважин на водоносный горизонт бучакско-каневских отложений в Полесье. Общее понижение пьезометрических уровней этого водоносного горизонта направлено в сторону Днепра, где бучакско-каневские отложения на значительном участке, от устья Десны до г. Кременчуга (южнее Полесья), раскрыты глубоким розмывом речки и контактируют с крупнозернистыми флювиогляциальными песками долины Днепра. Этот участок реки является зоной дренирования напорных вод бучакско-каневского водоносного горизонта, перелива их в пески четвертичной толщи и дальнейшего подземного стока в Днепр.
Максимальные отметки пьезометрических уровней бучакско-каневского водоносного горизонта, которые достигают 136-143 м, находятся на северо-восточных окраинах черниговского и западных окраинах киевского Полесья, постепенно понижаясь в направлении области дренирования и стока этих вод - к долине Днепра.
По химическому составу и степени минерализации подземные воды бучакско-каневских отложений в пределах Полесья относятся к типу слабо минерализованных гидрокарбонатнокальциевых вод, которые часто отмечаются относительно повышенным содержанием магния [1].
Общая минерализация подземных вод бучакско-каневских отложений изменяется в пределах 420.0-814.6 мг/л; в них содержится: гидрокарбонатов - 314.1-573.4 мг/л (5.15-9.40 мг ' экв), кальция 70.1-112.2мг/л (3.50-5.60 мг ' экв), щелочных металлов 1.8-96.4 мг/л (0.08-4.02 мг ' экв), магния 14.627.3 мг/л (1.20-2.25 мг ' экв), хлоридов 4.3-35.5 мг/л (0.12-1.00 мг ' экв), сульфатов - от следов до 36.2 мг/л (0.75 мг ' экв); нитраты, нитриты и аммиак в воде бучакско-каневского горизонта не обнаружены.
Питание водоносного горизонта бучакско-каневских отложений осуществляется в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков, происходящей на северо-восточном крыле Днепровско-Донецкой впадины (левобережье Днепра) и на ее юго-западных окраинах (правобережье Днепра), а также в центральной части Украинского кристаллического щита, преимущественно в районах буроугольных месторождений[1,2].
В значительной мере пополнение водоносного горизонта осуществляется и за счет перелива в бучакско-каневские пески напорных вод верхнемеловых отложений, что наблюдается на северовосточном крыле Днепровско-Донецкой впадины, где эти пески залегают непосредственно на трещиноватой толще мергельно-меловых пород сенон-турона, которые содержат напорные воды.
Водоносность бучакско-каневских отложений Днепровско-Донецкого артезианского бассейна'
Бучакско-каневский водоносный горизонт в связи с выдержаностью и значительной водообильностью является одним из основных в Днепровско-Донецкой впадине и исключительно широко используется для водоснабжения [3].
Распространен он почти на всей площади бассейна в пределах обширного палеогенового поля и отсутствует только в долине Днепра и на участке Переяслав-Хмельницкий - Черкассы и в сводовых частях ряда солянокупольных структур (г.Ромны и др.)
На большей части впадины бучакско-каневские отложения залегают ниже местных базисов эрозии. Только в ее бортовых участках в долинах Десны, Сейма и особенно на левобережье Сев. Донца они размыты речной и овражно-балочной сетью и сохранились лишь на водораздельных площадях.
Бучакские отложения представлены песками разно-, мелко- и среднезернистыми, иногда крупнозернистыми, с прослоями и линзами плотных кремнистых песчаников и глин. В каневских песках преобладают мелко- и тонкозернистые глинистые пески (до 90%).
Общая мощность водовмещающих отложений на большей части Днепровско-Донецкого артезианского бассейна составляет 10-50 м и только в осевой его части 50-100 и даже до 200-300м на отдельных купольных структурах; однако мощность вскрываемых скважинами на воду песков колеблется от нескольких до 65м (в среднем 20-40).
Глубина залегания водоносного горизонта изменяется от нескольких десятков до 200-300 м в осевой части впадины. Напоры возрастают к осевой части впадины, где их величина достигает 200333 м (г.Прилуки, села Гусиное, Хорошки). Пьезометрические уровни устанавливаются на глубинах от 2 до 100 м и более, в понижениях рельефа многие скважины фонтанируют (уровни до плюс 7-13 м). Бучакско-каневский водоносный горизонт широко используется для водоснабжения сельскохозяйственных обьектов, промышленных предприятий и многих городов (Чернигова, Миргорода, Лубен, Полтавы, Прилук и др.)
Дебиты скважин изменяются от долей до 8-10 л/сек, а в отдельных случаях достигают 16,7 л/сек (г.Конотоп) и даже 32 л/сек (г.Лебедин). Наибольшей водообильностью отличаются пески в долинах рек Самары (на участке от г. Павлограда до г. Новомосковска) и Орели, где производительность скважин достигает 15-20 л/сек (Григорович, 1961). Но чаще всего дебиты скважин составляют 1-4 л/сек[3].
Питание бучакско-каневского водоносного горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков на северо-восточном крыле бассейна и за счет перелива в бучакско-каневские пески напорных вод верхнемеловых отложений. На правобережье Днепра областями питания являются окраины юго-западного крыла и центральная часть Украинского кристаллического массива. На юго-западном крыле впадины, как показал Ф.А. Руденко[3] , пополнение запасов подземных вод бучакско-каневских отложений осуществляется также за счет перелива вод трещиноватой зоны кристаллических пород докембрия, которым присущи более высокие пьезометрические уровни.
Сток напорных вод направлен в сторону долины Днепра, которая является основной областью разгрузки. В восточной части впадины разгрузка вод бучакско-каневского горизонта осуществляется в долинах Сев. Донца и его левобережных притоков.
В северо-восточной и северо-западной частях бассейна воды бучакско-каневских отложений пресные, гидрокарбонатно-кальциевые, кальциево-магниевые, кальциево-натриевые, реже натриевые с минерализацией до 1 г/л и жесткостью 1-8 мг экв. В центральной части развиты гидрокарбонатно-хлоридно-натриевые, хлоридно-гидрокарбонатно-натриевые и хлоридно-натриевые воды с минерализацией 3 г/л и более, причем максимальное засолонение вод наблюдается вблизи солянокупольных структур. В юго-восточной части впадины развиты гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевые и сульфатно-гидрокарбонатно-натриево-кальциевые воды с минерализацией 0.5-1 и 1-3 г/л[1]. В средней части долины р. Самары воды бучакских отложений имеют сульфатно-хлоридно-натриевый и хлоридно-сульфатно-натриевый состав и минерализацию 1-3 г/л, реже до 5 г/л.
В Приднепровской полосе (с. Галещино, города Новомосковск, Павлоград) за счет подтока высокоминерализованных вод из нижележащих каменноугольных, триасовых и юрских отложений минерализация вод бучакских отложений увеличивается до 10-32 г/л, а в долине р. Самары местами до 25-46 г/л [3].
В Полтавской области воды бучакско-каневских отложений в отдельных случаях содержат бром, бор и другие микрокомпоненты и используются для розлива как столовые: в с. Шишаках-"Гоголевская", в с. Семеновке - "Весело-Подолянская".
Результаты и методы
Целенаправленные многолетние исследования позволили рассмотреть статистическое и динамическое распределение пестицидных препаратов в водоносном горизонте бучакско-каневских отложений Украины. Газохроматографическим методом изучались [4,5] хлорорганические пестициды:-п,п'-ДДТ, о,п' -ДДД, п,п' -ДДЕ, а-ГХЦГ, ß-ГХЦГ, y-ГХЦГ, альдрин, гептахлор; фторорганический пестицид-трефлан и др. Однако, указанный перечень содержащихся в подземных водах пестицидов, по всей вероятности, далеко не полный.
Хлорорганические пестициды ГХЦГ, гептахлор - обнаружены[4] в подземных водах водоносного горизонта бучакско-каневских отложений в с. Прилуки Черниговской обл.; ДДТ, ГХЦГ, гептахлор -обнаружены южнее с. Решки Черниговской обл.; дДт, ГХЦГ - обнаружены в г.Нежин Черниговской обл.; ДДТ, ГХЦГ - обнаружены в г. Чернобыль Киевской обл.; севернее г. Васильков Киевской обл.; юго-западнее г.Кагарлык Киевской обл.; в г. Корсунь-Шевченковский Черкасской обл., селах Киевской области (табл.1)[5].
Хлорорганические пестициды в подземных водах водоносного горизонта бучакско-каневских отложений не обнаружены[4] южнее г. Кагарлык Киевской обл., южнее г. Мироновка Киевской обл.; юго-восточнее г. Корсунь-Шевченковский Черкасской обл., южнее г. Малая Виска Кировоградской области.
Водоносный горизонт эоценовых отложений (бучак) Киевской области:
Е ДДТ присутствует в 68% проб на уровне 1 10-6-1.10-4 мг/дм3
Е ГХЦГ содержится в 52% проб на уровне 1i0-7-1i0-4 мг/дм3
Альдрин не обнаружен
Гептахлор присутствует в 24% проб на уровне 1 10-6-1 " 10-5 мг/дм3
Трефлан содержится в 24% проб на уровне 110-8 - 110-6 мг/дм3
Заключение
Одновременно в воде скважин обнаружено до 3-8 сельскохозяйственных загрязнителей. Содержание хлорорганических пестицидов ( ДДТ, ГХЦГ) в подземных водах водоносного горизонта бучакско-каневских отложений Украины составляет 110-6 - 110-4 мг/дм3. Хлорорганические пестициды, поступающие в организм человека с питьевой и минеральной водами в концентрации выше ПДК, на фоне радиоактивного прессинга вызывают негативные последствия в виде различных заболеваний химической этиологии (интоксикация, канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие). Загрязненная химикатами вода может быть причиной аллергических заболеваний, разных заболеваний обмена веществ, органов дыхания, сердечно-сосудистой системы и онкологических заболеваний. Находясь в питьевой и минеральной водах в концентрации ниже ПДК, пестициды также представляют опасность, потому что суммарный эффект их действия на организм человека не изучен. Пестициды потенцируют действие антропогенных загрязнителей (радионуклидов, тяжелых металлов и др.), которые в комплексе негативно влияют на генетическую и иммунную системы человека.
По химическому составу и физическим свойствам напорные воды бучакско-каневских отложений (еоцен) отличаются высоким качеством и пригодны для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, что при наличии сравнительно неглубокого залегания и значительной водообильности водоносного горизонта способствует широкому использованию его как в районах киевского и черниговского Полесья, так и на всей территории развития подземных вод бучакско-каневских отложений в пределах Днепровско-Донецкой впадины.
Таблица 1.
Содержание хлорорганических пестицидов в водоносном горизонте эоценовых отложений
(бучак) Киевской области 1993г., мг/дм3
№ п/п Место отбора, Скважина £ ДДТ £ ГХЦГ Альдрин Гептахлор Трефлан
1 с. Пуховка н.о.* 510-5 н.о. н.о. Н.о.
2 с. Летки 610-5 810-' Н.о. н.о. 7.410-'
3 с. Евминка Н.о. 610-6 Н.о. Н.о. Н.о.
4 С. Козин 2.710-5 410-' Н.о. Н.о. Н.о.
5 С. Жуковцы 410-6 Н.о. Н.о. 110-5 Н.о.
6 С. Ст. Безрадичи 7.510-6 Н.о. н.о. н.о. н.о.
7 Г. Борисполь 1.5.10-6 н.о. н.о. н.о. н.о.
8 С. Барышевка 2.210-5 1.310-5 н.о. н.о. 2.10-6
9 С.Веселиновка 510-6 4.910-5 н.о. н.о. н.о.
10 С. Гоголев 1. 1. 10-4 6.710-5 Н.о. Н.о. 1.410-6
12 С. Лукаши 410-4 2.810-6 Н.о. Н.о. Н.о.
13 С. Кийлов 2.310-6 110-4 Н.о. 2.110-5 Н.о.
14 С. Ковалин 2.410-6 4.610-4 Н.о. 210-5 Н.о.
15 С. Процев Н.о. Н.о. Н.о. 2.10-5 Н.о.
16 С. Бортничи Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
17 С. Глеваха 1.410-4 4.810-6 Н.о. Н.о. Н.о.
18 Г. Васильков Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. 210-8
19 С. 1 Травня 2.210-5 Н.о. Н.о. 1.610-5 Н.о.
20 С. Калиновка Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
21 С. Боровая 5.910-5 4.10-' Н.о. Н.о. Н.о.
22 С. Шпитьки Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. 210-8
23 С. Ситняки 310-6 Н.о. Н.о. 1.1.10-5 Н.о.
24 С. Макаров Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
25 С. Вел. Дымерка 2.810-5 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
26 С. Шевченково 1.10-6 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
27 С. Бровары 9.210-4 4.710-5 Н.о. 2.410-5 Н.о.
28 С. Калита 9.810-5 8.6.10-5 Н.о. Н.о. 2.4.10-6
29 С. Ходосовка 1.710-5 410-' Н.о. Н.о. Н.о.
30 С. Жуляны Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. 1.810-'
Н.о.*- не обнаружено
Литература
1. Варава К. М. Пщземш води украТнського Полюся. АН УРСР,/ К. М. Варавва. - К.: 1959.- 125с.
2. Осокина Н. П. Подземные воды Житомирского Полесья (район месторождений янтаря) / Н. П. Осокина / УкраТнський бурштиновий св^ (Тези доповщей другоТ МiжнародноТ науково-практичноТ конференци КиТв-Рiвне, 16-17 жовтня 2008 р.).- Киев, 2008.- 51с.
3. Гидрогеология ССР. Том V. Украинская ССР. УкрНИГРИ. Редактор Ф.А.Руденко «Недра», М.: 1971. - 614с.
4. Обзорная карта загрязнения подземных вод УССР пестицидами М 1:1500000 Министерство геологии УССР отв. исп. Рыбачковский Э.А., К.: 1986.
5. Осокина Н. П. Мониторинг загрязнения пестицидами водоносных горизонтов четвертичных и эоценовых отложений Киевской области / Н. П. Осокина / Науковi прац Донецького нацюнального техшчного ушверситету Головний ред. Башков С.О. Серiя: "Прничо-геолопчна" Випуск 15(192) "Цифрова типографiя, Д.: 2011. - 384с.
Аннотация Н. П. Осоюна Вмст хлорорганiчних necmuu,udie у водоносному горизонт/' Бучацько-Кан/'вських в/'дклад/'в. 1нститутом геологчних наук НАН Укра/ни проводилися дослiдження газохроматограф/чним методом на вмют у водоносному горизонтi бучацько-KaHiecbKux вдкладв Украни хлорорган/чних пестициде: ДДТ та його метабол/т/в, ГХЦГ та його /зомер/в, альдрину, гептахлору, фторвм/щуючих пестицид/в: трефлан та iн. Встановлено, що одночасно в одному i тому ж зразку можуть бути присутн/ми до 3-8 речовин та ¡х метабол/т/в, похдн р/зноман/тних груп х/м/чних сполук в концентрациях нижче, н/ж гран/чно допустим/ концентрацП' (ГДК) для питноï води, проте повний ефект ¡х впливу на людський орган зм не вивчено
Ключовi слова: пестициди, водоносний горизонт бучацько-кан/вських вдклад/в.
Abstract. N. P. Osokina Organochlorine pesticides content in Buchak-Kanev aquifer. Validated mathematical models to calculate the maximum capacity of the humus horizon of soils, which can be used for predictions of erosion degraded landscapes. The technique of GIS-mapping the calculated values of maximum thickness of the humus horizon with the microclimatic features of soil formation on the slopes. Keywords: pesticides, Buchak-Kanev aquifer.
Поступила в редакцию 01.02.2014 г.
