Геохимия подземных вод зоны активного водообмена Томской области в связи с решением вопросов водоснабжения и охраны

• Автор: Ермашова, Надежда Александровна
• Шифр специальности: 04.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 44 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Проблема пресной воды на Земле приобрела в настоящее время особую актуальность. Неравномерное распределение поверхностных водных ресурсов осложняется ухудшением их природного качества и потерей роли источника питьевого водоснабжения. В этих условиях возрастает роль подземных вод как наиболее защищенных от антропогенного воздействия. Разнообразие их состава, его изменение в процессе эксплуатации и в результате деятельности человека часто приводят к несоответствию качества санитарно-гигиеническим требованиям и к необходимости водоподготовки В связи с этим изучение состава вод , процессов его формирования, масштабов и направленности преобразования, оценка и прогнозирование питьевых качеств являются наиболее актуальными проблемами современной гидрогеохимии, особенно геохимии питьевых подземных вод.
Цель и задачи исследования. Цель - исследование пространственных геохимических особенностей и условий формирования вод верхней гидродинамической зоны региона и оценка их пригодности для хозяйственно-питьевого использования. Задачи.
- разработка методологии и методики специальных гидрогеохимических исследований и систематизации полученных материалов;
- разработка методики и построение комплекта карт, отражающих гидрогеохимические условия каждого водоносного горизонта по общей минерализации, компонентам основного состава, параметрам геохимической обстановки и газового состава, показателям качества воды;
- выявление гидрогеохимического фона и оценка направленности и степени его антропогенного преобразования;
- выявление гидрогеохимической спецификации территории и комплекса показателей, характеризующих возможности использования вод,
- выявление условий (факторов) и процессов формирования состава подземных вод верхней гидродинамической зоны региона.
I Фактический материал В основу работы положены материалы мелкомасштабных гидро-огических съемок всей территории, выполнявшихся с 50-ых годов, среднемасштабных, прове-л-тятек в южных районах Томской области (17 листов), крупномасштабных съемок отдельных уча-:ов Обь-Томского и Томь-Чулымского междуречий, районов г. Стрежевого - с. Апександровско-

г. Асино - с. Первомайского, материалы поисково-разведочных работ для водоснабжения на 21 »рождении подземных вод, расположенным преимущественно в долинах рек и на Обь-.ом междуречье, некоторые материалы режимных наблюдений, результаты исследований рационных скважин на воду. Значительная часть этих материалов получена автором при кзх в бассейнах рек Васюган, Парабель, Кеть, Обь-Томского и Томь-Чулымского междуречий,

при выполнении работ по теме «Вода -П», оценке ресурсов и качества подземных вод Александровского Приобья, разведке некоторых месторождений подземных вод Автором также проведены специальные гидрогеохимические исследования территории Томской области по широкому комплексу макро- и микрокомпонентов, водорастворенных газов, органических веществ, микрофлоры, дли чего отобрано и проанализировано около 500 проб подземных вод, 300 проб дождя и снега. Всего в работе использованы анализы около 2500 проб подземных вод.
Макрокомпонентный состав вод исследовался химическими методами, микрокомпонент-ный - в соответствии с требованиями ГОСТ 2874-82 химическими, флуоромегрическим (Ве, Бе), пламенно-фотометрическим (К, N8, Бг, частично Са, М§;). В связи с низкой чувствительностью химических методов широко использовался спектральный анализ сухих остатков, полученных выпариванием и соосаждением по методу ТЛИ. Неустойчивые во времени компоненты анализировались на месте опробования, водорастворенные газы - в проблемной гидрохимической лаборатории ТПУ, органические вещества - в этой же лаборатории, а также в НИИ ВСЕГИНГЕО (Мелькановицкая С.Г.) и ИХН ТФ СО РАН (Туров Ю.П.).
Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие разработки:
1. Методология и методика гидро геохимических исследований. Теоретической предпосылкой служит понимание подземных вод как элемента единой атмо-био-гео-экосистемы, состав и свойства которых формируются на всех ее уровнях (Ермашова, 1979, 1982, 1984, 1991, 1992, 1998; Шварцева, Ермашова, 1982; Ермашова, Инишева, 1984; Байковский, Ермашова и др., 1989). Картографическая модель заключительной, лигогенной, стадии в сочетании с методами математической статистики отражают особенности формирования вод и возможности их использования
2. Мощность верхней гидрогеодинамической зоны юго-востока Западной Сибири, ее пространственные гидрогеохимические закономерности и особенности (Ермашова,1979, 1982, 1993,1994,1998; Быкова, Ермашова, 1976; Шварцева, Ермашова и др., 1979; Шварцева, Ермашова, 1982; Удодов, Ермашова, 1982; Ермашова, Инишева, 1984, Ермашова, Покровский и др., 1996). Мощность зоны убывает в направлении с юго-востока на северо-запад на порядок - от 1500-2000м в Тегульдегекой впадине до 150м в среднем течении р Васюган. Установлена нормальная гидрогеохимическая зональность, осложненная широким развитием аномалий антропогенного и глубинного происхождения.
3. Масштабы и направленность преобразования естественного состава вод под влиянием антропогенной нагрузки (Ермашова, 1992, 1995, 1998; Байковский, Ермашова и др., 1987; Ермашова, Байковский и др.,1987; Шварцев, Ермашова и др., 1990; Ермашова, Покровский и др., 1995). В наибольшей мере трансформируется состав вод образований речных долин. Начальная

Юрковской толще и метана - до 61 об.%. Частая встречаемость сероводорода обеспечивает этим водам запахи, недопустимые в питьевых источниках. В северных районах в образованиях тавдин-ской свиты, залегающей под атлымской, и в кровле верхнего мела (устьевая часть р. Кеш, долины рек Оби, Бакчара) воды зачастую имеют цветность, превышающую норму и значительно ухудшающую их питьевые качества (водозабор г. Стрежевого). Природа ее, очевидно, связана с туми-новым составом ОВ и присутствием значительных количеств марганца. Существенный недостаток подземных вод как источника водоснабжения - дефицит фтора. Его накопление и распространение противоположны железу. В разрезе четвертично-палеогеновых образований северо-востока территории и в образованиях мела в Чаинском Приобье он встречается до 0,8 мг/да/, но обычные его содержания - 0,1 - 0,3 мг/дм3 при норме 1,2 мг/дм3, то есть повсеместно требуется фторирование. В целом более высоким качеством обладают воды юрковской толщи и верхнего мела. Перспективным представляется их смешивание для получения оптимального состава по максимальному количеству показателей. В естественном состоянии эти воды нуждаются в комплексной очистке, отдув-ке газов и фторировании. В направлении с юга на север качество вод ухудшается, требуя более широкого комплекса подготовки, состоящего из удаления ОВ, железа, марганца, газов, цветности, уменьшения жесткости в южных районах и увеличения минерализации до оптимальных величин в северных районах, возможно, за счет смешивания с более минерализованными водами нижележащих горизонтов, и прежде всего с водами покурской свиты, широко используемыми в системах ППД нефтепромыслов. В настоящее время полная очистка вод не производится ни на одном водозаборе области, фторирование - лишь на водозаборе г. Северска, а отдувка газов - лишь на Стре-жевском водозаборе В процессе эксплуатации качество вод как правило, ухудшается за счет подтока загрязненных грунтовых вод и высокоминерализованных вод из нижележащих горизонтов, как это произошло на Томском водозаборе, где минерализация в некоторых эксплуатационных скважинах возросла до 1,1 г/дм3 при хлоридном натриевом составе. При этом в них возрастает жесткость, повышаются содержания хлоридов (до 2 ПДК и более) и железа, появляется бактериальное и органическое загрязнение, увеличивается комплекс металлов и их концентрации до выхода за пределы ПДК.
5. Основные закономерности формирования состава вод
Вопросами формирования состава подземных вод занимались многие исследователи. Применительно к водам зоны гипергенеза наибольший вклад в развитие теории внесли К.К.Гедройц, Б.Б.Полынов, А.И.Перельман, Е.В.Посохов, А.М.Овчинников, Р.МГаррелс и ЧЛ.Крайст, Е.В Пиннекер, КЕ Пигьева, И К.Зайцев, НИТолстихин, В А Кирюхин, А-И.Коротков, ВМШвец, С.Р Крайнов, С Л.Шварцев С Л.Шварцев предложил выделить три основных этапа формирования состава вод инфильтрационното генезиса. На атмогенном этапе, в атмосфере, состав вод исследуе-