Оцінка зміни гідрохімічних умов питних підземних вод у м. Києві з урахуванням їх захищеності

Підземні води в багатьох регіонах України є важливим джерелом питного водопостачання.  В густонаселених районах з інтенсивною господарською діяльністю, де функціонують великі групові водозабори, значний водовідбір обумовлює перетікання підземних вод із суміжних водоносних горизонтів та інтенсифікацію залучення поверхневих вод до живлення підземних, що відображається на їх якості. Зважаючи на це, питання захищеності питних підземних вод від забруднення стає одним із актуальних, особливо для територій промислово-міських агломерацій, до яких належить і м. Київ.   
Вперше поняття про охорону підземних вод від антропогенного впливу було сформульовано Європейської господарської комісією спільно з Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ) ще в 1956 році, а 22 грудня 2000 року в офіційному журналі Європейського Союзу була опублікована і відповідно набула чинності Водна Рамкова Директива. 
У колишньому СРСР традиційно використовувалося запропоноване Н.В. Роговською у 1976 році поняття «захищеність підземних вод» [1]. За кордоном замість захищеності від забруднення поширене зворотне по значенню поняття «вразливість підземних вод до забруднення» («groundwater vulnerability»), яке було запропоноване у 1968 році французьким гідрогеологом Ж. Mapга  [2].
Проблеми захищеності підземних вод розглянуті в роботах В.М. Гольдберга, І.С. Зекцера, А.П. Білоусової, О.П. Нікіташа та багатьох інших дослідників (рис. 1).


Рис. 1. Умови, що формують захищеність підземних вод (авторська схема, складена за О.П. Нікіташем, 2010)

 Найбільш відомі сучасні підходи до оцінки захищеності розглянуті у монографії В.М. Шестопалова,

А.С. Богуславского, В.Н. Бубляся, яка видана у 2007 році [3]. За В.М. Шестопаловим та ін., існує чотири основні типи методів оцінки захищеності та вразливості підземних вод: методи гідрогеологічного районування, індексно-рейтингові методи, параметричні методи, методи моделювання.
Фактично оцінка захищеності підземних вод здійснюється у двох напрямках:

  • якісна оцінка території, яка полягає у визначені ступеня впливу різних природних і антропогенних факторів на вразливість водоносних горизонтів, що дозволяє порівнювати різні частини території з точки зору захищеності підземних вод від забруднення;
  • кількісна оцінка, яка полягає в розрахунку часу (швидкості) проникнення конкретного забруднювача до водоносного горизонту з урахуванням природних властивостей водовмісних і слабопроникних порід та міграційних властивостей забруднювача.

У першому випадку оцінка та картографування захисних властивостей або вразливості підземних вод території здійснюється без урахування характеристик і властивостей конкретних забруднювачів, у другому – з урахуванням захисних властивостей природної системи до конкретного забруднювача. Також слід врахувати, що рівень захищеності не є сталим, оскільки фактори, які його визначають (інтенсивність техногенного інфільтраційного живлення, гідродинамічні напори, антропогенне навантаження тощо), з часом змінюються.
Крім того, актуальним є питання вразливості питних підземних вод з урахуванням зон швидкої фільтрації та міграції [3]. Це ділянки, профілі (в плані, розрізі) або простори геологічного середовища, які, внаслідок особливостей свого літологічного складу, фізико-механічних, геохімічних та інших властивостей, характеризуються підвищеною проникністю для потоку (фільтрації) підземних вод та відповідного транспорту мобільних речовин (радіонуклідів, важких металів, пестицидів та ін.) зі швидкостями, які істотно перевищують відповідні фонові значення. Ці зони можуть бути різного масштабу, форми, мати різне походження, відрізнятися характером водообміну і механізмами переносу речовин.
На теперішній час водопостачання м. Києва та приміської зони здійснюється з чотирьох джерел: двох поверхневих (р. Дніпро та р. Десна) і двох підземних – водоносний комплекс у відкладах іваницької світи середньої та верхньої юри і загорівської, журавинської, буромської світ нижньої та верхньої крейди

(J2-3iv + К1-2zg-br) та водоносний горизонт у відкладах орельської світи середньої юри (J2or).
Для оцінки захищеності питних підземних вод міста (звіти ДП «Українська геологічна компанія») на якісному рівні зазвичай використовується «Схематична карта природної захищеності підземних вод території м. Києва» масштабу 1: 50 000. Вона базується на схематичній карті умов захищеності та джерел можливого забруднення підземних вод Київського промислового району, створеній в 1984 році [4]. Згідно схематичної карти, водоносний горизонт у відкладах орельської світи середньої юри є захищеним на всій території міста (J2or). Водоносний комплекс у відкладах іваницької світи середньої та верхньої юри і загорівської, журавинської, буромської світ нижньої та верхньої крейди захищений на правобережній території та умовно захищений на Лівобережжі. Водоносні горизонти алювіальних верхньочетвертних і сучасних відкладів Дніпра, долин малих річок, водно-льодовикових і еолово-делювіальних відкладів середньочетвертинного віку практично не захищені і не придатні для організації централізованого водопостачання. Однак з точки зору формування якісного складу питних підземних вод вони відіграють велику роль, оскільки виступають у ролі живлячих.
Водоносні горизонти і комплекси м. Києва пов’язані між собою у вертикальному розрізі. На даний час на території міста переважають процеси спадної фільтрації, які обумовили перетікання підземних вод із вищезалягаючих в нижчезалягаючі водоносні горизонти. В результаті антропогенної діяльності зростає інтенсивність і глибина водообміну, його переважаючий вертикальний  характер [5]. З другої половини минулого століття фіксується наявність зон знижених гідродинамічних напорів у водоносному горизонті, приуроченому до відкладів канівської і бучацької серій еоцену (P2kn+bč), який залягає вище горизонтів питних підземних вод, з яких здійснюється водовідбір. У 1980 році були виявлені локальні депресійні воронки в ґрунтових водах на території міста, причиною утворення яких вважається функціонування водозаборів питних підземних вод. При утворенні воронок депресії відбувається розширення зони активного водообміну між питними та вищезалягаючими водоносними горизонтами та може відбуватися інверсія градієнтів тиску, в результаті якої висхідні потоки змінюються низхідними.
Актуальність проблеми підтверджується результатами аналізу змін хімічного складу питних підземних вод водоносного комплексу у відкладах іваницької світи середньої та верхньої юри і загорівської, журавинської, буромської світ нижньої та верхньої крейди в межах м. Києва у процесі їх експлуатації.
З кінця ХІХ – початку ХХ ст. хімічний склад водоносного комплексу зазнав помітних змін. Клас якості води згідно ДСТУ 4808:2007 змінився з першого (відмінна, бажана якість) до третього (задовільна, прийнятна якість) за величиною мінералізації [6].
 Крім того, були встановлені нерівномірні за площею зміни таких показників хімічного складу як вміст амонію та окислюваність. Було з’ясовано, що ця нерівномірність обумовлена особливостями геолого-гідрогеологічної і геоморфологічної будови території та тривалою експлуатацією комплексу. Виявилося, що найбільш вразливими з точки зору зміни хімічного складу підземних вод типами території м. Києва є долини малих річок, долина р. Дніпро, а також частина Придніпровської низовини. Варто зазначити, що вищезгадані типи геологічно слабко захищеними від забруднення з поверхні, ніж інші типи. Крім того, вони зазнають більшого впливу від поверхневих вод. Порушення хімічного балансу підземних вод водоносного комплексу у відкладах іваницької світи середньої та верхньої юри і загорівської, журавинської, буромської світ нижньої та верхньої крейди співпадає у часі з порушенням гідродинамічного режиму, встановленого фахівцями-гідрогеологами, починаючи з 50-тих років ХХ століття [7].
З наведеного вище можна зробити висновок про те, що, незважаючи на природну захищеність питних підземних вод у м. Києві, в разі подальшого переважання низхідних потоків (в результаті зниження п’єзометричних рівнів при збільшенні водовідбору) та збільшення живлення водоносних горизонтів за рахунок ґрунтових вод, можна очікувати погіршення якості питних підземних вод у майбутньому. Тому задача кількісної оцінки сучасної захищеності питних підземних вод на території м. Києва є вкрай нагальною. Виникає необхідність удосконалення існуючих методик оцінки захищеності та вразливості підземних вод для вирішення конкретних завдань.
Таким чином, актуальність кількісної оцінки захищеності питних підземних вод на території м. Києва обумовлена:

  • інтенсивними антропогенними змінами території;
  • погіршенням якості питних підземних вод;
  • оцінкою перспектив розвитку системи водопостачання за рахунок підземних вод.

Для здійснення кількісної оцінки захищеності питних підземних вод необхідно:

  • встановити закономірності змін якості питних підземних вод на основі даних наявних спостережень (оскільки мережа сучасного гідрогеологічного моніторингу у м. Києві на сьогодні відсутня);
  • виконати відповідне районування території міста (згідно встановлених закономірностей);
  • розробити методику оцінки захищеності (уразливості) у відповідності до сучасних вимог до оцінки якості питних підземних вод;
  • виконати кількісну оцінку захищеності підземних вод шляхом математичного моделювання процесів фільтрації (а на цій основі і міграції існуючих та потенційно можливих забруднювачів).

Список літератури
1. Роговская Н. В. Карта естественной защищенности подземных вод от загрязнения//Природа, 1976. – №3. – С. 57-76.
2. Margat J 1968. Vulnerabilite des nappes d’eau souterraine a la pollution (Vulnerability of groundwater to pollution). BRGMPublication 68 SGL 198HYD, Orleans.
3. Шестопалов В.М., Богуславский А.С, Бублясь В.Н. Оценка защищенности и уязвимости подземных вод с учетом зон быстрой миграции. – К.: ИГН НАН Украины, 2007.
4. Геологическая карта Украинской ССР масштаба 1:50 000. Киевский промышленный район. Объяснительная записка в двух частях. Ч. 2. / Мин-во геологии УССР, Центральная тематическая экспедиция ; Э. И. Колот, Л. П. Кузишина, В. И. Кутовой и др. ; под общ. рук. А. Г. Ролика. – К., 1984.
5. Кошляков О.Є., Диняк О.В., Кошлякова І.Є. Виснаження та забруднення питних водоносних горизонтів в умовах інтенсивної експлуатації на території м. Києва // Вісн. Київ. нац. ун-ту імені Тараса Шевченка. Сер. Геологія. – №56. – К.., 2012. – С. 38–42.
6. Кошляков О.Є., Кошлякова Т.О. Зміни хімічного складу підземних вод водоносного комплексу у відкладах іваницької світи середньої та верхньої юри і загорівської, журавинської, муромської світ нижньої та верхньої крейди в межах м. Києва під впливом експлуатації // Вісн. Київ. нац. ун-ту. – 2010. – С. 35-37. – (Геологія; вип. 49).
7. Кошлякова Т.О. Зміни хімічного складу питних підземних вод м. Києва в процесі експлуатації // Зб. наук. праць ІГН НАН України. – 2011. – С. 88-93с.

Оцінка зміни гідрохімічних умов питних підземних вод у м. Києві з урахуванням їх захищеності [Електронний ресурс]  / Диняк О.В., Кошлякова І.Є., Кошлякова Т.О.    // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/ocinka-zminy-gidrohimichnyh-umov-pytnyh-pidzem...

Topics: 
Оцінка: 
0
No votes yet