Экология и охрана поверхностных и подземных вод от антропогенного воздействия в регионе ЦЧО

• Автор: Смирнова, Алла Яковлевна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 87 с. : ил.; 20х15 см

Введение
В процессе научной работы автора в составе кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского Государственного Университета основным объектом исследований являлись подземные и поверхностные воды гидросферы, их геохимия, охрана и рациональное использование. Значение исследований по указанным проблемам, фундамент которых заложен В.И. Вернадским, постоянно возрастает, поскольку полученные новые данные являются основой, без которой невозможно совершенствование представлений о генезисе и закономерностях распространения подземных вод в земной коре, разработка прогнозно-оценочных критериев, создание мер рационального использования природных вод и их охраны.
Начиная с 1963 г., научные интересы автора были сосредоточены на проблемах геохимии подземных вод в связи с генезисом и гидрогеохими-ческой зональностью вод северо-западного Предкавказья, а позднее Воро-
охраны и рационального использования подземных вод, эволюции химического состава пресных вод зоны активного водообмена литосферы в природных и интенсивно техногенных условиях (1, 3, 5, 6, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 27, 28, 30, 48, 49, 56, 72, 74), формирования экологического состояния гидросферы на территории крупных и малых промышленно-городских агломераций ЦЧО (4, 28, 30, 33, 37, 41, 42, 43, 45, 46, 47, 52, 53, 54, 55, 57, 58, 59, 60, 64,65, 68,69, 70, 71, 73, 74, 75, 77, 79)?генетических особенностей, закономерностей формирования и распространения бальнеологических групп Минеральных вод на территории Воронежской антеклизы (5, 6, 7, 56, 61, 62, 67, 69), региональной оценки естественной защищенности основных эксплуатационных горизонтов грунтовых и напорных вод Центрально-черноземного экономического района России, нашедшей отражение в построенном комплекте специальных экологических карт зоны аэрации и зоны насыщения (2, 3,4,32, 34, 35, 38, 39, 40, 48,49, 50).
Результаты этих исследований составили основу настоящего научного доклада.
Экологическое состояние гидросферы в настоящее время существенно трансформируется под давлением крупномасштабного антропогенного .воздействия, вызывая дестабилизацию ее ресурсов и химического разнообразия.
тот процесс, наблюдающийся во всех регионах России наглядно прояв-|ляется в Черноземье, на территории которого размещаются развитые про-! мышленные и сельскохозяйственные области: Воронежская, Белгородская,
* Липецкая, Тамбовская с предприятиями черной металлургии, тяжелого машиностроения, атомной тепло- и электроэнергетики, химической и горнодобывающей промышленности.
Экологические последствия антропогенного воздействия на природную среду оказались весьма негативными. Строительство водохранилищ, ¥-сброс неочищенных стоков, извлечение из карьеров КМА горных пород а отвалы, забор подземных вод водозаборами, газо-дымовые выбросы пред-
нежской антеклизы (5, 6,1, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 20, 41, 43, 45, 49);
Актуальность проблемы

приятий и транспорта в атмосферу, химизация сельского хозяйства привело к загрязнению атмосферы, литосферы, гидросферы.
Интенсивное использование водных ресурсов в густонаселенных районах, прессинг техногенеза способствовали загрязнению и истощению неоген-четвертичных, меловых и девонских эксплуатационных водоносных горизонтов, что повысило дефицит в чистых, питьевых водах в регионе ЦЧО.
Рациональное использование поверхностных и подземных вод во многом определяется опасностью их загрязнения. Загрязнение грунтовых и напорных вод эксплуатационных горизонтов тесно связано с загрязнением окружающей среды в целом. Это основополагающее положение концепции водоохранных мероприятий по защите подземных вод от загрязнения послужило основанием для исследования и картирования естественной защищенности грунтовых и напорных вод. Естественная защищенность подземных вод определяется совокупностью природных факторов, препятствующих проникновению поверхностного загрязнения в водоносные горизонты; главные из которых - глубина залегания уровня грунтовых вод, мощность и дитолого-фациадьная изменчивость слабопроницаемых отложений в зоне аэраций, мощность разделяющего водоупора грунтовых и напорных вод. Очевидно, что выявление закономерностей изменчивости в плане и разрезе природных факторов, является весьма актуальной задачей при региональной оценки естественной защищенности подземных вод. Наконец, все еще остаются недостаточно изученными очаги фильтрации, представляющие собой фильтрационные “окна” в водоупорных горизонтах. Раскрытие этих вопросов возможно в рамках проведения исследований естественной защищенности подземных вод от загрязнения на территории Воронежской ан-теклизы.
Использование водных ресурсов в целях водоснабжения населения малых и крупных промышленно-городских агломераций и в сельской местности в соответствии с требованиями сегодняшнего дня невозможно без выяснения влияния антропогенных факторов на гидрохимический режим формирования подземных вод, без обоснования прогнозирования изменения пространственно-временных характеристик качества питьевых вод. Важно отметить, что несмотря на длительную историю исследований водных ресурсов и множество публикаций (работы B.C. Ильина, А.А. Дубянского, И.В. Гармонова, М.Г. Валяшко, М.И. Львовича, Н.И. Коронкевича,В.С. Самариной, А.Е. Ходькова, Е.В;... Посохова, И.А. Федосеева, Ф.И. Тютюновой, С.Р.Крайнова, Е.А. Лушникова, В.В. Иванова, К.Е. Питьевой, И.Я. Фурмана, К.Б. Жаггара, КХИ. Скурлатова и многих других) в целом проблемы эволюции химического состава подземных вод в природных и техногенных условиях, их охраны от загрязнения и истощения все еще остаются недостаточно изученными. Это в полной мере касается территорииЦЧО, где вопросы анализа формирования природной гидрохимической зональности подземных вод и ее изменение под влиянием антропогенного фактора требуют более тщательного изучения. Выявление всего многообразия химического состава подземных и гидравлически с ним взаимосвязанных поверхностных вод, детальная характеристика их типов и подтипов, генетического сходства и различия, характера их размещения в региональном плане. Решение этих вопросов является одной из основополагающих задач, раскрывающих пути

как показала практика, к появлению в грунтовых водах азотных соединений и развитию микрофлоры. Использование стоков, агрохимикатов нежелательно на пойменных почвах, в долинах рек. В таких условиях быстро формируются очаги химического загрязнения в грунтовых водах, залегающих на глубине 0,5-10,0 м. Неблагоприятное экологическое состояние грунтовых вод Воронежской антеклизы в свою очередь тесно связано с загрязнением воздушной атмосферы, которое происходит, в основном, за счет выбросов промышленных предприятий, особенно металлургических заводов, автотранспорта, ТЭЦ. Основные загрязнители воздуха - аммиак, оксиды азота, углерода, сероводорода, тяжелых металлов (РЬ, Мп, Са, Zn и др.), нефтепродукты.
2.2. Природные факторы защищенности грунтовых вод. Они определяются глубиной залегания уровня грунтовых вод от земной поверхности, литологической изменчивостью пород зоны аэрации, мощностью слабопроницаемых отложений, их сорбционной способностью к загрязнителям. В практике охраны подземных вод Воронежской антеклизы от загрязнения предусматривалось проведение профилактических мер, которые заключались в проведении исследований по оценке естественной защищенности грунтовых и напорных вод от любго вида загрязнения с построением средне- и мелкомасштабных специальных карт.
В условиях нормального залегания водоносных горизонтов установлены региональные закономерности изменчивости степени защищенности грунтовых вод от загрязнения Воронежской антеклизы.
Критерием оценки степени защищенности грунтовых вод принималась категория защищенности, полученная путем суммирования баллов за счет глубины залегания уровня грунтовых вод и мощности слабопроницаемых отложений с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут. (супеси, легкие, тяжелые суглинки, глины, монолитные или слабо-трещиноватый мел и мергель) в разрезе зоны аэрации.
исходя из значении суммарного оалла выделены ти категорий защищенности, каждая из которых отличается от соседней на 5 баллов. Таким образом, защищенность грунтовых вод меняется от менее надежной, соответствующей 1-Ш категориям к более надежной (У-УН категория).
Защищенность напорных вод определяется изменением мощности разделяющих водоупоров, их литологической изменчивостью, сопровождаемой образованием гидрогеологических “окон”, а также соотношением гипсо- и пьезоуровней грунтовых и напорных вод, т.е. формированием положительного или отрицательного вертикального градиента напора.
Зона аэрации в пределах Воронежской антеклизы сложена водопроницаемыми песками, супесями, легкими суглинками с коэффициентом фильтрации - 0,5-0,01 м/сут, тяжелыми суглинками и глинами с коэффициентом фильтрации 0,01-0,001 м/сут, монолитным мелом и мергелем, коэффициент фильтрации которых колеблется от 0,01 до 0,0001 м/сут, слаботрещиноватым мелом, мергелем, (к/ф соответствует 0,1-0,5 м/сут) широкого диапазона стратиграфического возраста: от нижне-верхне-четвертичного до верхнедевонского.
Нами построены карты в масштабе 1:500000, отражают закономерности изменения литологии и мощности слабопроницаемых пород зоны аэра-