Состояние подземных вод Москворецкого бассейна

СОСТОЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МОСКВОРЕЦКОГО БАССЕЙНА

Е.К. Широкова1, А.В. Воронин2, С.П. Киселёва2, С.В. Рыков2

1 Кафедра Коммунальной экологии,

Московский институт коммунального хозяйства и строите.пьата,

Средняя Калитниковская ул., 30, 109807, Москва, Россия 2Экологический Центр,

Общество восстановления и охраны природы г. Москвы,

Новинский бульвар, 28/35, 121069, Москва, Россия

Состояние подземных вод в бассейне реки Москвы вызывает большую озабоченность специалистов и треЬует постоянного внимания и организации непрерывного мониторинга. Эти запасы воды обеспечивают жизнь большого числа людей и функционирование огромной промышленной зоны. В настоящее время в Москворецкой водной системе эксплуатируются практически все водоносные горизонты. Одна из острых проблем состоит в том, что воды, поступающие в глубокие подземные горизонты в настоящее время, по качеству абсолютно не соответствуют природным водам. Особенно тревожная ситуация в тех районах, где отсутствует разделяющая толща и где нет моренных глин и суглинков, а напоры снижены. В таких местах загрязнение очень часто носит не только локальный, но и региональный характер.

Город Москва расположен в бассейне р. Москвы и является неотъемлемой частью окружающей город природной среды. Гидрогеологические условия региона определяются его приуроченностью к южной части Московского артезианского бассейна. Имеется несколько водоносных горизонтов, слабо различающихся по фильтрационным свойствам и составу воды, разделенных маломощными прослоями глин и аргиллитов. Важную роль играет верхнеюрская разделяющая толща. Слоистая и прерывистая с «гидрогеологическими окнами», она не только формирует напоры в карбоне, но и предохраняет их от загрязнений. Проводимость известняков карбона составляет в среднем 500 м/суг; в долинах — более 2000 м/сут; под ненарушенными юрскими глинами — 680 м/сут; в районах без юрских глин — более 1100 м/суг. Водоносные горизонты в четвертичных отложениях связаны с речными. Первая аккумулятивная терраса — при относительной высоте 4-7 м имеет две толщи: верхнюю, суглинистую, и нижнюю, песчаную с гравием и галькой, содержащую горизонт грунтовых вод. Направление 1рунтового потока меняется по сезонам. Вторая терраса — цокольная с маломощным аллювием (до 1,5-4,0 м). В уступе второй террасы известны многочисленные родники. Выше террас притоки р. Москвы дренируют главным образом флювиогляциалъные песчано-гравийные отложения. Их водоносные горизонты, как правило, плохо защищены с поверхности от загрязнения, имеют малую емкость и относительно высокую проницаемость. Локальной гидрогеологической особенностью территории являются древние ложбины стока: доюр-ские, доледниковые, межледниковые и постледниковые, иногда совпадающие с современной гидрографической сетью, сложенные хорошо фильтрующим обломочным материалом и являющиеся коллекторами подземных вод. Глубина максимального переуглубления достигает 50-60 м. Переуглублены долина р. Истры ниже водохранилища и долина р. Москвы ниже п, Тучково.

Химический состав грунтовых вод отличается большим разнообразием. Обычно при малых минерализациях (300-500 мг/л, редко больше 1 г/л) хими-

ческий тип может резко меняться даже в пределах одного потока грунтовых вод. На водораздельных пространствах встречаются воды гидрокарбонатного класса, кальциево-магниевой группы с низкой минерализацией (около 200 мг/л). Колодцы в деревнях на террасах рек дают воду гидрокарбопатно-сульфатную и гидрокарбонатно-хлоридную с преобладанием кальция и с высокой минерализацией. Вблизи промышленных центров, городов, у свалок и т.д. состав грунтовых вод меняется на сульфатно-гидрокарбонатный и даже на сульфатно-хлоридный. Грунтовые воды, приуроченные к аллювиальным отложениям, имеют повышенную минерализацию и измененный по отношению к естественным водам состав, в котором велико содержание хлоридов и сульфатов. Нередки случаи, когда в состав макрокомпонентов химического состава грунтовых вод входит нитрат-ион, что уже прямо свидетельствует о загрязнении. Можно сказать, что разгрузка грунтовых вод в реки бассейна уже в настоящее время ухудшает качество речной воды. Артезианские воды каменноугольных отложений обычно пресные с минерализацией 0,4-0,6 г/л, хорошего качества (гидрокарбонатные, магниево-кальциевой группы). Исключением является полоса шириной 10-20 км, проходящая от Дедовска-Нахабино через Красногорск в южную часть Москвы. Здесь также имеет место пресная вода, но хлоридногидрокарбонатного класса натриево-магниево-кальциевой группы, что свидетельствует о региональном протекании загрязненных грунтовых вод в артезианские водоносные горизонты со сработанными напорами.

Система источников водоснабжения г. Москвы может быть представлена в виде совокупности подсистем, каждая из которых является крупной водохозяйственной системой. Она представляет собой совокупность подсистем: бассейн Вазузского водохранилища; Вазузскую гидротехническую систему; бассейн р. Москвы от истока до г. Москвы, включающий в себя бассейны рек Рузы и Москвы от истока до г. Звенигорода, бассейн р. Москвы от г. Звенигорода до г. Москвы; бассейн р. Волги от истока Иваньковского водохранилища и зону канала им. Москвы. Водохозяйственные системы обладают двумя главными свойствами: пропускной способностью (проницаемостью, расходом) и емкостью. Основная часть расхода определяется возможностями русел ручьев, рек, каналов, труб и других водопроводящих трактов. Основная же часть емкости сосредоточена не в водотоках и водохранилищах, а в подземных резервуарах, т.е. в горизонтах подземных вод, связанных с поверхностными водами сложными, нелинейными и неоднозначными отношениями. Для водопроводящих трактов характерны сосредоточенные источники загрязнений, а для подземных вод — рассредоточенные. Объектом мониторинга подземных вод является поток подземных вод (ППВ). Предусматриваются измерения на слабо нарушенных (эталонных) ППВ, находящихся под техногенным воздействием. В последнем случае следует выделять и рассматривать природно-техногенные системы.

Имеющиеся материалы позволяют более детально рассмотреть бассейн р. Москвы. Особое внимание уделено условиям формирования подземных вод. Это вызвано тем, что среднемноголетний модуль стока р. Москвы в створе Рублево составляет 6 л/(с*км2), а модуль подземного стока - 2 л/(с*км). Таким образом, треть всей москворецкой воды — вода подземная. Вместе с тем минерализация и особенно качество подземных вод сильно отличаются от вод поверхностных, причем качество подземных вод во многих частях бассейна р. Москвы не отвечает требованиям государственного стандарта на питьевую воду. Эксплуатация подземных вод приводит к изменению показателей и режима водообмена между подземными и поверхностными

водами в неблагоприятную сторону. В Москворецкой водной системе эксплуатируются практически все водоносные горизонты. Грунтовые воды используются деревянными колодцами и мелкими скважинами ручного бурения, что практически не сказывается на водных ресурсах и режиме. Максимальное понижение уровня в колодцах достигает 1,5-2,0 м, что может сформировать местную воронку депрессии радиусом не более нескольких десятков метров. Все центральное водоснабжение основано на артезианских водах каменноугольных отложений. В бассейне р. Москвы выше Рублево действует 21 групповой водозабор подземных вод, затрагивающий практически все водоносные горизонты карбона.

На состояние подземных вод в бассейне р. Москвы выше Рублево влияют также водозаборы, расположенные ниже Рублево, поскольку их воронки занимают в рассматриваемом районе существенные площади. Особенно заметно влияние Химкинского и Московского водозаборов с суммарным водоотбором около 500 тыс. куб. м/суг. Восточнее меридиана Звенигорода избыточные напоры артезианских вод почти полностью сработаны. Это привело к инверсии балансовой структуры потока подземных вод в карбоне: если ранее артезианские воды разгружались в Москву-реку и в ее притоки, то сейчас, наоборот, из поверхностных и частично из грунтовых вод идет питание ранее бывших артезианскими водоносных горизонтов. На инфильтрацию в подземные воды расходуется значительная часть формируемых в бассейне р. Москвы водных ресурсов. По оценкам Центргеологии в бассейне р. Москвы и ее притоков в центральной части воронки депрессии на эксфильтрацию теряется 30-40% поверхностного стока. Проблема, однако, состоит в том, что воды, поступающие в глубокие подземные горизонты, по качеству далеки от природных вод. Особенно незащищенными следует считать районы, где отсутствует верхнеюрская разделяющая толща и где нет моренных глин и суглинков, а в карбоне напоры снижены. Загрязнение в таких местах может носить не только локальный, но и региональный характер.

Защищенными от загрязнения можно считать водораздельные равнины и плато, закрытые мощным плащом моренных глин и суглинков восточнее меридиана, проходящего через Дорохове и Сычево. Всю верхнюю часть бассейна западнее указанного меридиана, равно как и низовья р. Сходни, следует считать условно защищенной. Долина Москвы-реки ниже г. Можайска, долина средней и нижней р. Рузы, а также долина средней и нижней р. Озерны не защищены, поскольку здесь, в полосе от 5 до 10 км, размыта юрская толща глин.

Рассмотрим влияние отдельных отраслей народного хозяйства на формирование качества подземных вод бассейна.

Сельское хозяйство. Здесь следует выделить земледелие, которое в результате применения удобрений и ядохимикатов следует рассматривать как отрасль, вносящую значительное количество загрязнений в подземные воды, причем необходимо подчеркнуть пространственный (площадной, рассредоточенный) характер влияния этой отрасли. Существенным источником загрязнения являются и пригородные хозяйства. Здесь в среднем на 1 га используемых земель вносилось удобрений на гектар: в Рузском районе — 216 кг, в Одинцовском районе — 286 кг, в Можайском районе -424 кг, в Истринском — 491 кг. Грунтовые воды под сельскохозяйс гьенными угодьями загрязнены. В грунтовых водах аллювиального водоносного комплекса выявлены концентрации нитратов от 80 до 180 мг/л (ПДК — 10 мг/л) . Имеются сведения о недопустимо высоких содержаниях аммоний-иона (до 31 мг/л (ПДК —1,5 мг/л) в грунтовых водах аллювия р. Малая Истра. Мощным непосредственным воздействием на качество грунтовых вод являются водные мелиорации.

В качестве сосредоточенных источников загрязнения в сельском хозяйстве выделяются животноводческие фермы.

Население. В селах Московской области постоянно проживает около 210 тыс. человек. В теплый период года население здесь резко увеличивается за счет отдыхающих. Рекреационных учреждений в бассейне около 1000: в Можайском районе — 110, в Истринском ~ 250, в Рузском районе — 250. Их очистные сооружения устроены примитивно, устарели морально и физически, поэтому являются загрязнителями. Так, в районе Звенигорода установлено, что практически все старые очистные сооружения загрязняют грунтовые воды хлоридами, нитратами, органикой и другими веществами. Однако наибольшее влияние на качество фунтовых вод оказывают города, а в них — промышленные предприятия. Практически каждый населенный пункт имеет рядом свалки для бытовых или смешанных отходов. Свалки обычно невелики по площади - не более 1-2 га и размещаются в отработанных и зачастую совершенно неподготовленных карьерах, оврагах и прочих выемках. Крупных свалок в бассейне шесть: Чесцовская и Супоневская (Одинцовский район) площадью 7,5 и 2 га, Аннино и Дорохово (Рузский район) — по 3 га; Павловская (Истринский район) - 8,5 га; Можайская — 4 га. Наиболее опасным компонентом свалок является фильтрат, образующийся за счет инфильтрации атмосферных осадков и отжима жидкости при уплотнении. Типичный состав фильтрата таков: минерализация 10-20 г/л; повышенные концентрации всех азотосодержащих ионов; хлоридов около 5 г/л, сульфатов 1-2 г/л, органических веществ — до 2 г/л, заметны тяжелые металлы. Отмечается, что по отношению к характерным для фильтратов соленым и агрессивным жидкостям проницаемость глин и специальных противофильтрацион-ных экранов увеличивается иногда на 1-2 порядка.

Транспорт. Наиболее крупные железные дороги проходят по южной и северной границам бассейна, однако их влияние изучено недостаточно. На крупных автомагистралях применяются противогололедные смеси, содержащие каменную соль; за зиму вносят десятки (до 60-80) килограмм соли на погонный метр. Деревенские колодцы, даже отстоящие на сотни метров от дорог, имеют повышенную за счет хлоридов минерализацию воды. Типичными для автотранспорта являются такие загрязняющие вещества, как хлориды, нитраты, нефтепродукты, включая ароматические углеводороды (в частности, бенз(а)пирен), свинец, кадмий и другие тяжелые металлы (табл.).

В связи с изданием в начале 1990 г. директивы ЕС о защите грунтовых вод от загрязнений некоторыми опасными веществами во многих странах встала проблема необходимости очистки и самое главное охраны подземных вод от загрязнений. И в Великобритании (Лондон), и в Германии (Кельн, Дюссельдорф, Дуйсбург) пользовались артезианской подземной водой, создавая инверсию балансовой структуры потока подземных вод, т.е. артезианские водоносные горизонты частично питались с поверхности. Для очистки поверхностных вод этих рек были предприняты следующие меры: 1) переход на замкнутый цикл водоснабжения предприятий (каждый второй кубометр воды не изымался из производства, а вторично использовался); 2) применение жестких санкций к предприятиям-загрязнителям; 3) создание «искусственных островов» как биологических фильтров; 4) высаживание по берегам Рейна растений и деревьев для укрепления береговой линии, облицовка камнем набережных Темзы.

Таблица

ПДК некоторых вредных веществ в воде (иг/л) н их содержание в подземных водах Москворецкого бассейна в 1995-1996 г.

Вещество ПДК Класс Содержание опасности в 1995 г. Содержание

Барий 0,1 III 0,15 0,105

Бснз ?а) пирен 0,000005 1 0,000006 0,000006

Бензол 0,5 II 0,65 0,35

Бериллий 0,0002 I 0,00022 0,00023

Винил хлорид 0,05 11 0,061 0,045

Диоксин - I 0,0000026 0,0000005

Дифенил 0,001 11 0,0005 0,0002

Дихлорбромметан 0,03 И 0,03005 0,03

Кадмий 0,001 И 0,00101 0,0005

Марганец 0,1 111 0,12 0,14

Медь 1,0 III 0,9 1,0

Нефть многосернистая 0,1 rv 0,0 0,0

Нефть прочая 0,3 IV 0,05 0,0

Нитраты 10,0 111 50-160 50-120

Нитриты 3,3 11 5,4 3,7

Свинец 0,03 II 0,033 0,025

Тетраэтил свинец Отсут. 1 - -

Фенол 0,001 IV 0,005 0,0065

Формальдегид 0,05 11 0,053 0,052

Цинк 1,0 III 1,005 1,02

Любопытен также опыт борьбы со свалками во Франции. Париж фактически отапливается спрессованным мусором и другими бытовыми и смешанными отходами. Свалок под Парижем больше нет.

В других же местах природа накапливает загрязнения, аккумулирует их. Но это может продолжаться лишь до поры, до времени. Близится и наступает эпоха экологических кризисов. Подземные воды — кровь нашей земли, а болезни крови лечатся тяжело.

ЛИТЕРАТУРА

1. Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. М, 1991.

2. Галии Д. По следам прошлогоднего снега II Химия и жизнь, 1993. Т. 4.

3. Охрана окружающей среды // Под ред. Дуганова Г .В. - Киев, 1988.

4. Протасов В. Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. М., 1995.

5. Фёдоров Л.А. Диоксины в питьевой воде // Химия и жизнь, 1995. Т. 8.

6. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. М., 1995.

7. Хмара И. Вода московских родников // Химия и жизнь 1996. Т. 2.

A STATE OF UNDERGROUND WATERS OF MOSKVORECK POOL E.K. Shirokova1, A.V. Voronin2, S.P. Kiseleva2, S.V. Rykov2

JMoscow institute of municipal economy and construction,

Srednia Kalitnikovskaya ul.,30, 109807, Moscow, Russia 2Ecological Centre, Society of the restoration and protection of the nature of Moscow, Novinskiy bulivar, 28/35, 121069, Moscow, Russia

The state of underground waters in Moscow river basin causes the great worry of experts and requires constant attention and organization of the continuous monitoring. These reserves of water provide the life of the large number of the people and operating of the huge industrial area. Now in Moskvoreckoy water system practically all water-bearing horizons are used. One of the important problems is the fact that quality of waters, entering in deep underground horizons at present absolutely does not correspond to natunl water. Particularly alarm situation takes place in regions where the separating thick mass ana exterminated clays and loam are absent but pressuics aie decreased. In such places the water pollution often has not only local but also regional nature.