Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В связи с возрастанием техногенной нагрузки на природную среду все более актуальной становится проблема охрани подземных вод от истощения и загрязнения. Необходимый условием решения этой проблемы является выявление и классификация источников загрязнения как основы разработки водоохранных н реабилитационных мероприятий.
Экологическое состояние городов - важнейшая проблема, возникающая при разработке концепции устойчивого развития городской среды на современном этапе и в перспективе. Воронежский территориально-промышленный комплекс является крупнейшим в Центрально-Черноземном регионе России. Создание Воронежского водохранилища, высокая концентрация в городе Воронеже предприятий энергетики, электроники, хвмни и машияостросввя, использование в ряде случаев устаревших и экологически опасных технологических процессов и оборудования, отсутствие эффективных очистных сооружений на предприятиях, зачастую низкое качество их эксплуатации, игнорирование требований природоохранного законодательства привело к ухудшению экологического состояния подземных вод водозаборов, повысило водный дефицит города. Воронежским центром Госсанэпиднадзора неоднократно отмечались различные виды загрязнения воды Воронежского водохранилища и подземных вод на водозаборных участках, среди которых особо выделяются тяжелые металлы (железо, марганец, хром, медь и др.).
По условиям формирования запасов подземных вод водозаборы г.Воронежа можно разделить на 2 типа.
-
Инфнлътрационный тип - существует гидравлическая связь с водохранилищем
-
Водораздельный тип - гидравлическая связь с поверхностными водами отсутствует, естественный поток направлен к водохранилищу.
В процессе интенсивного отбора подземных вод на площади влияния инфиль-трационных водозаборов происходит существенное техногенное изменение гидрогеологических и гидрогеохимических условий, и, как правило, качество питьевых вод ухудшается за счет увеличения концентраций тяжелых металлов.
Накопление железа в водах водозаборов особенно интенсивно отмечалось в 80-е годы. В это же время Воронежский центр Госсанэпиднадзора фиксировал повышенные концентрации марганца в Воронежском водохранилище. В последующие годы в
4 подземных водах питьевого назначения обнаруживался марганец в концентрациях, превышающих ПДК (0,1 нг/л).
Марганец играет универсальную роль для биоты, но его повышенные содержания оказывают токсичное действие, вызывая опасность для здоровья населения. Влиялие марганца на жизнедеятельность сказывается, главным образом, в трансформации крова. В организме человека накопителями марганца являются сердце и печень.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цепью настоящей работы является комплексное гидрогеологическое и геохимическое исследование экологической геохимии марганца в подземных я поверхностных водах района г.Воронежа; причин и характера его накопления в депонирующих средах (почво-груятах, донных отложениях, во-довмещающих породах, атмосферних осадках, сточных водах); выявление источников поступлення марганца в подземные воды; прогноз изменения концентрация марганца в подземных водах ва участках городских водозаборов.
Принципиальный характер рассматриваемой проблемы заключается в выявлении воздействия техногенных факторов на естественно-природные условия формирования химического состава подземных и поверхностных вод и установление основных закономерностей изменения в экосистеме: вода-порода-газ-оргавнческое вещество.
Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
- изучить геояого-гидрогсологические и гидрогеохинические условия бассейна
Воронежского водохранилища и прилегающей территории с размещенными ва ней
водозаборами;
- разработать методику специальных зколого-гсохиничееккх исследований,
ориентированных ва выявление источников формирования марганцевых аномалий;
исследовать распределение различных форм марганца в депонирующих компонентах окружающей среды с учетом микробиологических процессов, влияющих ва их накопление и трансформацию;
выявить возможные источника поступления марганца в подземные воды городских водозаборов;
оценить геохимические условия миграции марганца иа участках водозаборов, определяющие интенсивность загрязнения подземных вод;
прогнозировать изменение концентраций марганца в скважинах городских водозаборов;
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые для экосистемы Воронежского территориаяь-
5 но-промышленного комплекса проведены комплексные эхолого-геохнмичесхие ь биохимические исследования поведения разных форм марганца во всех звеньях миграционного цикла: атмосферных, речных, сточных, подземных водах, водной толще Воронежского водохранилища, иловых растворах, почво-грунтах, донных отложениях. Установлены гндрогеолого-экологические особенности марганцевого загрязнения на водозаборах инфнлырационного типа с выделением геохимических полей, характеризующихся различными концентрациями марганца.
Оценена роль высшей водной растительности в миграции марганца в подземных и поверхностных водах района Воронежского водохранилища. Дано объяснение годовому циклу содержания растворенных форм марганца в воде водохранилища и водах неоген-четвертичного водоносного комплекса. Охарактеризована роль донных отложений и придонных горизонтов водохранилища как основных источников загрязнения подземных вод марганцем .В структуре работы нашли отражение вопросы прогноза изменения экологического состояния подземных вод водозаборов аа примере марганца.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Полученные результаты исследований позволили оценить современное эколого-гсохимическое состояние гидросферы г.Вороаежа и дать прогноз его изменения (на примере марганца). Разработаны рекомендации по снижению уровня загрязнения городской гидросферы для планирования ее рационального комплексного использования.
Полученные в работе данные могут послужить основой для оценхи техногенеза как фактора, отрицательно влияющего на качество подземных вод, позволяя тем самым подсчитать наносимый экономический ущерб.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По теме диссертации опубликовано 27 работ.Результаты исследований были представлены на Международных конфсренцнях:"Методы исследования, паспортизации и переработки отходов" (Пенза, 1994), "Геоэкологические проблемы устойчивого развития городской среды" (Воронеж, 1996), на Всероссийской конференция "Антропогенное воздействие н здоровье человека" (Калуга, 1995), на региональных научно-практических хонфсреяцнях:"Вопросы региональной экологии" (Тамбов, 1995), "Проблемы интеграции экологической и хозяйственной политики в Черноземном центре России" (Мичуринск, 1995), "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (Курск, 1995), на городских научно-практических конференциях:"Проблена использования и захоронения производственных и бытовых отходов" (Воронеж, 1993), "Комплексное изучение, использова-
иие и охрана Воронежского водохранилища" (Воронеж, 1996), иа экологической форуме "Экология, нравственность, здоровье" (Воронеж, 1996), на научно-практических конференциях: "Оценка ресурсов подземных вод в условиях техногенеза" (Киев, 1993), "Принципы и «йоды картографирования геологической среды для экологических оценок" (Киев, 1994), на IV Вссуральском совещании по подземным водам Урала н сопредельных территорий (Пермь, 1994).
Результаты отдельных исследований автора изложены в научных отчетах кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского госуннвер-ентста по госбюджетной и хоздоговорной тематикам и были удостоены премий Воронежской областной администрации, Южно-Воронежского отделения Российской академия естественных наук, (1995 г.): Соросовских Грантов (1996,1997 гг.).
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ. В основу работы положен фактический материал, собранный автором (1989-1996 гг.) в период обучения в аспирантуре кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского госуниверситета и в период выполнения научно-исследовательских работ в рамках региональной программы "Водные ресурсы ЦЧЭР, их охрана н использование", а также в результате договорных работ по заказу комитета экологии и природных ресурсов г.Воронежа:"Марганец в грунтовых водах водозаборов г.Воронежа, источники поступления, факторы локализации, прогноз на перспективу", "Влияние гидронамывов на экологическое состояние подземных и поверхностных вод северной части Воронежского водохранилища".
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит нз 8 глав, введения, заключения, списка литературы. Общий объем работы состоит из 230страниц машинописного текста, 30 рисунка, Щ таблиц, 11 приложений. Список использованной литературы содержит 128 ннименоваяий.
