Оценка качества подземных вод Кичменгско-Городецкого района

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В современное время человечеством начало интенсивно развиваться использование природных ресурсов. Среди природных ресурсов особое место принадлежит подземным водам, то есть водам, которые залегают в свободном состоянии в горных породах земной коры ниже поверхности Земли. Подземные воды интенсивно используют для различных видов водоснабжения. Также подземные воды являются важными источниками питания рек, участвуют в формировании рельефа территорий [1, 2].

Важнейшей особенностью объекта исследования гидрогеологии является чрезвычайное разнообразие видов использования подземных вод. Подземные воды представляют собой как комплексное полезное ископаемое, так как вода может быть использована одновременно в лечебной, промышленной и теплоэнергетических отраслях. Изучение подземных вод используется при поисках, разведке и эксплуатации определенных типов месторождений полезных ископаемых, а также необходимо для гидрогеологического обоснования различных видов строительства. Гидрогеологические исследования являются важнейшей задачей при решении вопросов охраны природы. Проблема рационального использования и охраны водных ресурсов особенно актуальна в настоящее время [3].

Объект исследования - подземные воды Кичменгско-Городецкого района Вологодской области. Цель исследования - изучить качество подземных вод Кичменгско-Городецкого района.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

- установить природные условия и факторы формирования состава подземных вод;

- изучить состояние и состав подземных вод;

- оценить качество подземных вод в Кичменгско-Городецком районе;

- оценить влияние подземных вод на здоровье населения.

1. Подземные воды, их физические свойства и химический состав

1.1 Типы подземных вод

Подземные воды - природные воды, залегающие в земной толще ниже поверхности земли. Изучением подземных вод занимается гидрогеология. Они источники питания рек и озер. Они заполняют трещины твердых горных пород и поры рыхлых. Могут быть в любом агрегатном состоянии. Образуются подземные воды за счет просачивания в грунт атмосферных осадков, таяния льда, снега и в результате конденсации водяного пара, попадающего вглубь из атмосферы или магмы [3].

В классификации по условиям залегания подземные воды подразделяют на: верховодка, грунтовые и межпластовые. Каждый тип вод характеризуется определенными связями с поверхностными водами и атмосферными водами. Это влияет на зональное распределение и условия их формирования [Там же].

К верховодке относятся подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности. Располагаясь в зоне аэрации, эти воды подвержены резким колебаниям в зависимости от гидрометеорологических условий. В засушливое время года они могут полностью исчезнуть, зимой в северных широтах они промерзают. Верховодка часто приурочена к поверхностям слабо проницаемых или не проницаемых для воды пород (глин, суглинков и других), заключенных среди водопроницаемых. К этому типу относятся также капиллярные воды, находящиеся в подвешенном состоянии в зоне аэрации. К этому типу можно отнести и воду болотных образований, получающих избыточное питание в период весеннего снеготаяния или интенсивных дождей [Там же].

Грунтовые воды - это воды первого от поверхности водоносного горизонта, не имеющего сверху сплошной кровли из водонепроницаемых пород. Чаще всего они залегают в рыхлых четвертичных отложениях - в грунтах, откуда грунтовые воды и получили свое название. Грунтовые воды, как правило, безнапорные, хотя на отдельных участках могут приобретать местный напор [4].

Залегают они обычно на небольшой глубине и поэтому подвергаются воздействию гидрометеорологических факторов. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью их распространения. Источником питания грунтовых вод служит фильтрация атмосферных осадков и речных вод, а в некоторых случаях - поступления напорных вод из соседних горизонтов. В колодцах и скважинах уровень воды устанавливается на высоте, соответствующей верхней границе, или свободной поверхности грунтовых вод [3].

Грунтовые воды пополняют и обменивают свои запасы за короткое время, то есть они являются водами современными. В распределении грунтовых вод, как и верховодки, существует определенная зональность, обусловленная различными физико-географическими условиями. Вследствие не очень глубоко залегания и отсутствия водоупорных покрытий грунтовые воды могут легко подвергаться загрязнению [4].

Межпластовые воды - воды, залегающие между двумя водоупорными пластами. Которые представляют собой водоупорное ложе и кровлю. Область питания межпластовых вод не совпадает с областью распространения. Они делятся на ненапорные и напорные. К безнапорным относят также межпластовые воды, располагающие ниже уровня грунтовых вод, в нижележащих водоносных горизонтах. У данных вод проницаемый пласт насыщен водой не на всю мощность. Питание межпластовых вод происходит только с тех участков, где они выходят на поверхность [Там же].

Напорные - артезианские воды образуются лишь при определенных условиях. Чаще такие условия создаются в складчатых областях при мульдообразном или моноклинальном залегании пластов и обязательно при наличии двух водоупорных. Напорные воды заполняют весь водоносный пласт. Артезианские воды находятся под напором, вследствие чего, при вскрытии буровыми скважинами, они поднимаются выше кровли водоносного пласта и при достаточной высоте напора изливаются на поверхность или фонтанируют. Артезианские воды представлены как современными, так и древними водами, часто высокоминерализованными и переходящими в рассолы [5].

1.2 Физические свойства

Характеристиками физических свойств воды являются: температура, цвет, прозрачность, вкус, запах, электропроводность, радиоактивность. Наиболее важная из названных характеристик - температура воды, так как она является косвенной характеристикой происхождения и условий циркуляции воды и, кроме того, с изменением ее воды меняется ее растворяющая способность [7].

С повышением температуры растворимость минералов и горных пород обычно растет, растворимость газов, наоборот, падает. Температура подземных вод колеблется в широких пределах (таблица 1.1). Холодные подземные воды обычно приурочены к районам распространения вечной мерзлоты и к высокогорным областям, покрытым вечным снегом [8].

Таблица 1.1 - Деление подземных вод по температурному состоянию

Температурные типы вод	Температура, °С
Холодные	0 - 20 °С
Теплые	20 - 37 °С
Термальные	37 - 100 °С
Перегретые	Более 100 °С

Подземные воды с высокой температурой встречаются на больших глубинах и в вулканических областях. Как правило, растворимость натриевых и калиевых солей растет с повышением температуры, а кальциевых (сульфатных) наоборот уменьшается [8].

Поэтому холодные подземные воды чаще всего кальциевые, а теплые и горячие - натриевые. Цвет воды характеризует ее качество. Подземные воды обычно бесцветны. И только в слое мощностью в несколько метров она приобретает голубой цвет [Там же].

Окраску от слабожелтой до бурой придают воде гуминовые и фульвокислоты, а также их растворимые соли, в первую очередь гуматы и фульваты окисного железа. Зеленоватую или красноватую окраску имеют воды, обогащенные соответствующими микроорганизмами, например, водорослями, зеленовато-голубую - закисным железом или сероводородом [Там же].

Прозрачность природных вод обусловлена их цветом и мутностью, то есть содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабо опалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную [3].

Вкус воды зависит от состава растворенных в ней веществ и температуры. Соленый вкус вызывается хлоридом натрия, горький - сульфатом магния, вкус ржавчины ? солями железа, сладковатый вкус имеют воды, богатые органическими веществами, приятный освежающий вкус придает воде наличие свободной углекислоты [7].

Запах воды имеет большое значение при определении качества воды. Интенсивность запаха воды зависит от состава содержащихся в ней примесей, температуры и других факторов. Запах подземных вод свидетельствует о наличии газов биохимического происхождения (сероводорода, фосфина и других) и разложении органических веществ бактериями. Различные виды бактерий придают воде специфический запах (затхлый, землистый, рыбный и другой) [8].

Подземные воды в зависимости от содержания тех или иных количеств электролитов обладают различной электропроводностью. Электропроводность составляет от 310-5 до 310-3 Ом•м для пресных вод и возрастает до 510-3 - 1,210-3 Ом•м в рассолах [Там же].

Радиоактивность подземных вод определяется содержанием в них растворенных соединений урана, радия, а также инертных газов: нерадиоактивного гелия и радона, являющегося эманацией радия. Единицей радиоактивности в системе СИ является беккерель (Бк). Радиоактивность подземных вод, содержащих уран и радий, всегда связана с содержанием их в водовмещающих породах, поэтому максимальной радиоактивностью характеризуются воды кислых магматических пород, а наименьшей - осадочных пород, если последние не содержат вторичных или переотложенных радиоактивных минералов. Употребление воды, содержащей радий, недопустимо, поскольку он накапливается в человеческом организме [5].

1.3 Химический состав

Химический состав подземных вод - это совокупность содержащихся в воде растворенных минеральных и органических соединений, за исключением тех, из которых состоит живое вещество [3].

Содержащиеся в воде химические элементы редко находятся в свободном виде - обычно они входят в состав различных соединений. Все недиссоциированные и диссоциированные соединения, содержащиеся в природных подземных водах, объединяют в четыре группы: макрокомпоненты, микрокомпоненты, ультрамикрокомпоненты, радиоактивные элементы [7].

К микрокомпонентам подземных вод относятся такие элементы, как B, F, J, Ba, Br, Sr, As, Mn, Cu, Zn, Аg, Тi, Ni, V, Cr, Co, Pb , содержащиеся в подземной воде в количестве менее двух или пяти (иногда десяти , редко 100 ) [Там же].

Элементы Li, Rb, Au, Hg и другие, содержание которых в подземных водах редко превышает 0,1 ,относятся к ультрамикрокомпонентам. Микро- и ультрамикрокомпоненты обычно не определяют химический тип воды, но они оказывают значительное влияние на специфические особенности их состава, оказывают большое влияние на течение биологических процессов. Присутствие в воде некоторых микрокомпонентов в избыточных количествах ограничивает использование этих вод для водоснабжения [Там же].

Макрокомпоненты, содержащие элементы О, Н, С, N, S, Р, Cl, Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, составляют основную часть минерального состава подземных вод. Тип химического состава воды и главные ее свойства определяют ионы Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3 -, CO3 2-, SO4 2+, Сl- [Там же].

В пресных и солоноватых водах преобладают обычно Ca2+, HCO3 -, CO3 2-, в соленых и рассолах - Na+ и Сl-. Ионы Mg2+ и SO42+, занимают промежуточное положение среди основных катионов и анионов. К числу макрокомпонентов в составе подземных вод относятся также такие элементы, как К, Fe, Al, Si и соединения азота, которые широко распространены в земной коре [Там же].

Радиоактивные элементы - U, Th, Ra, Rn и другие, содержание которых в природных подземных водах определяет естественный уровень радиоактивности воды. Уран и радий во всех природных водах встречаются в микроколичествах. Радон обусловливает более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает человек от природных и техногенных радионуклидов [7].

Интегральными характеристиками общего количества вещества в подземных водах являются расчетные величины: минерализация (общая, или суммарная, минерализация, степень минерализации, сумма ионов, сухой остаток), водородный показатель (рН), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) [6].

Минерализация - суммарная масса растворенных твердых минеральных веществ в единице объема или массы воды - вычисляется суммированием весовых количеств всех веществ, определенных при химическом анализе. Сумма ионов - арифметическая сумма всех содержащихся в исследуемой воде ионов, концентрация которых больше 0,1 мг/л [Там же].

Сухой остаток - масса нелетучих (при 110 или 180 °С) минеральных и органических соединений, отнесенная к единице объема или (для рассолов) массы воды - определяется взвешиванием остатка, полученного при выпаривании определенного объема воды и последующем высушивании [10].

В соответствии с ГОСТом природные воды по минерализации делят на следующие группы (г/кг): пресные до одного; солоноватые от одного до 25; соленые 25 - 50; рассолы более 50 [6].

Минерализация подземных вод изменяется в широких пределах - от первых единиц до десятков мг/дм3 в грунтовых водах кристаллических пород в гумидной зоне до сотен г/дм3 в рассолах. Как правило, наименьшую минерализацию имеют природные воды, содержащие самые слаборастворимые соединения - силикаты, карбонаты [11].

Приращение минерализации подземных вод происходит за счет появления в их составе все более и более растворимых соединений (сульфатов, хлоридов), поэтому в определенных интервалах минерализации преобладают различные ионы: от 0,01 до 0,05 г/дм3 - H4SiO4 и Na+, от 0,05 до 0,6 - HCO3 и Ca2+, от 0,6 до 3,3 - SO42- и Na+ (Ca2+), Сl- и Na+ (Ca2+) выше 3,3 [11].

Важнейшее значение и наибольшую информативность в гидрогеохимии имеет совместная интерпретация данных по щелочно-кислотным и окислительно-восстановительным свойствам подземных вод. Большое распространение получили так называемые Eh-рН диаграммы, представленная на рисунке 1.1, позволяющие получить наглядную картину возможных равновесий и миграционных форм в системах элементов переменной валентности [14].

Рисунок 1.1 - Положение различных типов природных вод на Eh-pH диаграмме (Подземные воды: 1 - кислые термальные районов современного магматизма; 2 - грунтовые, в том числе воды зон окисления (pH<4) и цементации (pH>6) сульфидных месторождений; 5,6 - минеральные (5 - углекислые, 6 - азотные термальные); 7 - рассолы артезианских бассейнов платформ, краевых прогибов и межгорных впадин, в том числе связанные с галогенными формациями. Атмосферные воды: 3 - дождевые. Поверхностные воды: 4 - морские и океанические)

Водородный показатель (pH) дает представление об общем щелочно-кислотном состоянии воды и, как и минерализация, является одной из ее важнейших интегральных характеристик. Водородный показатель представляет собой десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятых с обратным знаком:

[12].

Величины pH подземных вод изменяются в широком диапазоне - от менее нуля до двух - 3,5 в ультракислых водах областей современного вулканизма и до девяти - 12,5 в некоторых водах, связанных с ультраосновными породами, в содовых и сероводородсодержащих рассолах. Обычные величины pH составляют: для грунтовых вод 6,4 - 7,5, для артезианских 7,3 - 8,5. У питьевой воды pH должно находиться в пределах 6,0 - 9,0 [7].

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) - Eh воды (измеряется в вольтах (В) или милливольтах (мВ)) характеризует соотношение окисленных и восстановленных форм всех содержащихся в ней элементов переменной валентности. Из таких элементов для химического состава подземных вод наибольшее значение имеют сера (-2, +2, +4, +6), железо (+2, +3), азот (-3, +3, +5), марганец (+2, +3, +4), фосфор (+3, +5) и другие [Там же].

Величины ОВП систем элементов, замеренные в стандартных условиях и превышающие значение нормального потенциала, считаются положительными, меньшие - отрицательными. Это не означает, что в системах с положительными значениями окислительно-восстановительного потенциала происходит только окисление, а с отрицательными - только восстановление. Каждая из них может оказаться как окислительной, так и восстановительной в зависимости от того, по отношению к какой системе ее рассматривать [13].

Значения ОВП подземных вод изменяются в широком диапазоне (от -0,5 до +0,7 В). Поверхностные и грунтовые воды характеризуются величинами Eh от +0,15 до +0,7 В, подземные воды глубоких частей артезианских бассейнов - от нуля до -0,5 В. Величины ОВП обычно уменьшаются с глубиной, но в некоторых условиях (участки разгрузки подземных вод, болота) отрицательные величины ОВП наблюдаются и на дневной поверхности [6].

Различают пять видов жесткости: общую, карбонатную, некарбонатную, устранимую (временную), неустранимую (постоянную). Выражается жесткость в мг-экв/л. Классификация вод по величине жесткости приведена в таблице 1.2. Общая жесткость обусловлена наличием всех солей кальция и магния и вычисляется путем суммирования мг-экв/л ионов [7].

Таблица 1.2 - Классификация подземных вод по величине жесткости

Вода	Жесткость, мг-экв/л
Очень мягкие	До 1,5
Мягкие	1,5-3,0
Умеренно жесткие	3,0-6,0
Жесткие	6,0-9,0
Очень жесткие	Более 9,0

подземный вода гидрографический

Карбонатная жесткость - величина расчетная, численно равная количеству мг-экв/л гидрокарбонатных и карбонатных ионов, содержащихся в воде. Если это количество больше, чем общая жесткость, то эту жесткость считают равной общей жесткости. Устранимая жесткость в отличие от карбонатной определяется экспериментально и представляет собой разность между содержанием соединений кальция и магния до и после длительного кипячения [7].

Неустранимая и некарбонатная жесткость обусловлены наличием сульфатных, хлоридных или иных солей кальция и магния, а также их гидроксидов и определяются по величине разности между общей жесткостью и соответствующим ее видом [Там же].

Мягкими являются грунтовые воды Севера, воды, связанные с кристаллическими породами, дождевые. Повышенной жесткостью обладают воды известняков, доломитов и других карбонатных пород. Для питьевых целей используют подземные воды с жесткостью до семи мг-экв/дм3 [6].

Агрессивность - показатель способности воды к разрушению материалов строительных сооружений. Различают несколько видов агрессивности: углекислотную, выщелачивания, общекислотную, сульфатную и магнезиальную [15].

Агрессивность выщелачивания характерна для вод с содержанием HCO3- меньшим, чем необходимо для равновесия с имеющимся количеством свободной углекислоты. Обычно эту величину определяет концентрация СО2 в атмосфере или в почвенном воздухе. Вода будет растворять CaCO3 и Ca(OH)2 до тех пор, пока не будет достигнуто произведение растворимости последнего. Нормы агрессивности выщелачивания в выражении минимально допустимых концентраций HCO3- от 0,4 до 1,5 ммоль/дм3 [15].

Величину агрессивной углекислоты определяют по номограммам или экспериментально. В зависимости от содержания HCO3-иона, минерализации, конструкции сооружения и гидродинамических параметров нормативами допускается различное содержание агрессивной углекислоты - от 8,3 до 3,0 мг/дм3 в наиболее опасных условиях. Агрессивную углекислоту нейтрализуют методами стабилизации с помощью CaCO3, Ca(OH)2, Na2CO3 [6].

Углекислотная агрессивность проявляется в разрушении карбоната кальция, входящего в состав бетона сооружений, под действием так называемой агрессивной, то есть избыточной по сравнению с равновесной, части свободной угольной кислоты [Там же].

Общекислотная агрессивность свойственна водам при низких величинах pH. Ионы Н+, нейтрализуя гидроксид-ионы, образующиеся при диссоциации Ca(OH)2 цементного камня, способствуют его дальнейшему растворению. Поэтому допустимые значения pH воды, контактирующей с нормальным бетоном специальных покрытий, не должны быть ниже 5,0 - 6,3 [Там же].

Сульфатная агрессивность присуща водам с высоким (более 280 мг/дм3) содержанием сульфат-иона и обусловлена опасностью разрушения (вспучивания) несульфатостойких сортов бетона за счет образования сульфатных соединений общего объема [Там же].

Магнезиальная агрессивность вызывается процессами катионного обмена Ca2+ бетона на Mg2+ воды, которые приводят к образованию в теле бетона рыхлого осадка гидроксида магния. Она наблюдается при содержании магния в водах более 750 мг/дм3. Степень сульфатной и магнезиальной агрессивности определяют экспериментально [Там же].

Агрессивность подземных вод является причиной коррозии металлов, в первую очередь железа, и имеет биохимическую, химическую и электрохимическую природу [Там же].

Электрохимическая вызывает разрушение металла при образовании микрогальванических токов между этим металлом и электролитами воды или кислородом водяного пара, химическая связана с кислородом воды, а также с кислотами и щелочами в её составе, биохимическая - с деятельностью железобактерий. Все виды этой агрессивности приводят к образованию ржавчины и разрушению сооружений, скважин [6].

На основании всего изложенного нужно сделать следующие выводы о том, что подземные воды могут быть в любом агрегатном состоянии. По условиям залегания выделяют следующие типы подземных вод: верховодка, грунтовые, межпластовые воды. Важной особенностью подземных вод являются физические свойства и химический состав. Основными характеристиками физических свойств воды являются: температура, цвет, прозрачность, вкус и другое. Совокупность содержащихся в воде растворенных минеральных и органических соединений определяют химический состав подземных вод.

2. Материалы и методы исследования

Объектом исследования в данной работе являются подземные воды Кичменгско-Городецкого района Вологодской области. Материалами для оценки качества подземных вод послужили: картотека эксплуатационных скважин на воду кафедры «Геоэкологии и инженерной геологии» ВоГУ, фондовый материал отдела геологии Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области, комплексный территориальный кадастр природных ресурсов района [25].

В качестве теоретического обоснования в основном использовал классические работы следующих авторов: А. М. Овчинникова, В. А. Всеволожского, Е. В. Посохова, Ю. А. Гледко.

Для оценки качества подземных вод применялись следующие методы:

1. Описательный - научный метод, который используются во всех общественно-исторических и естественных науках, и стоит на первом месте по широте применения. Использовался при составлении характеристики факторов формирования химического состава подземных вод.

2. Ретроспективный анализ, то есть анализ ранее полученных данных химических анализов подземных вод, предоставленных геологическим фондом Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области, картотекой эксплуатационных скважин на воду и сопоставление их с действующими нормативами.

3. Метод обобщения - это мыслительная операция, заключающаяся в объединении многих предметов или явлений по какому-то общему признаку. Обобщение - приращение знаний путем мысленного перехода от частного к общему. Оно позволяет извлекать общие принципы, законы явлений.

4. Метод анализа - в научном исследовании процедура мысленного разделения объекта, свойств объекта или отношения между объектами на части.

5. Метод синтеза - соединение различных элементов, сторон объекта в единое целое.

6. Метод сравнения - это сопоставление изучаемого объекта с уже изученным для нахождения черт сходства либо различий между ними.

7. Картографический метод - это метод исследований, основанный на получении необходимой информации с помощью карт для научного и практического познания изображенных на них явлений.

8. Расчётный метод - проводился при оценке риска для здоровья населения данных подземных вод с применением методики «Оценка потенциального риска здоровью населения, связанного с загрязнением окружающей среды» [26].

Представленные выше методы достаточны для раскрытия поставленной цели исследования.

3. Природные условия и факторы формирования состава подземных вод

3.1 Физико-географические условия

На территории Вологодской области Кичменгско-Городецкий район находится на востоке. Является одним из самых удаленных районов от областного центра. Данный район на севере граничит с Великоустюгским, на западе с Нюксенским, на юге Никольским и юго-западе с Бабушкинским районами Вологодской области, а также на юге с Костромской и востоке с Кировской областями. Административный центр - село Кичменгский Городок. Площадь территории района - 7061 кв. км (восьмое место в Вологодской области). Местоположение Кичменгско-Городецкого района в пределах Вологодской области показано на рисунке 3.1 [16].

Рисунок 3.1 - Карта-схема расположения Кичменгско-Городецкого района в пределах Вологодской области

Через территорию района проходит автотрасса Р157, а также грунтовая дорога на восток в Кировскую область. Остальные дороги Кичменгско-Городецкого района местного значения [16].

Климат на территории Кичменгско-Городецкого района характеризуется как умеренно-континентальный с холодной продолжительной зимой и умеренно теплым летом. Согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99» Кичменгско-Городецкий район располагается во IIВ климатическом подрайоне. Климат района составлен по близлежащей метеостанции г. Никольск [17].

Территория района находится под воздействием арктических морских и континентальных воздушных масс, умеренных континентальных с материка и морских. Климат с активной циклонической деятельностью и частыми вхождениями арктических воздушных масс, поэтому лето умеренно теплое, довольно продолжительная холодная зима и неустойчивый режим погоды. Основным климатообразующим фактором, влияющим на климат района, являются воздушные массы, формирующиеся над океанами и сушей. Частая смена воздушных масс создает неустойчивость погодных условий [18].

Средняя температура января составляет -11,3 °С, что незначительно ниже температуры западных районов области. Арктические циклоны приносят с собой снижение температур до -22 °С - (-25) °С. Снежный покров держится 160 - 170 дней и достигает своей максимальной величины к началу марта. Средняя температура июля месяца составляет +17,4 °С (таблица 3.1). Влажность воздуха в среднем составляет около 75 %. В некоторые года отмечаются кратковременные засушливые периоды [18].

Таблица 3.1 - Средняя месячная и годовая температура воздуха, єС (2017 г.)

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Средняя температура, °C	-11,3	-11,5	-4,4	3,0	9,9	15,0	17,4	14,6	8,8	2,2	-4,6	-10,1	2,3

Осенний период продолжительный, во второй половине изобилует большим количеством пасмурных и дождливых дней. Среднегодовая норма осадков составляет на территории района менее 550 мм. На территории преобладают ветры южных направлений, что связано с зональной циркуляцией - южным переносом воздушных масс (рисунок 3.2) [17].

Рисунок 3.2 - Роза ветров в Кичменгско-Городецком районе

Климат района благоприятствует развитию естественной растительности и выращиванию озимой ржи, яровых зерновых культур, льна, картофеля, сеяных многолетних трав. В среднем климатические условия на всей территории района характеризуются стабильностью и не подвержены резким переменам погоды. Климатические условия в целом более благоприятны для проживания, агропроизводства и рекреации [18].

Климат оказывает влияние на состав подземных вод с помощью атмосферных осадков, температуры и испарения. Первая стадия формирования подземных вод осуществляется в атмосфере. Атмосферные осадки и процесс испарения вызывают изменения запасов, минерализации и состава подземных вод [20].

С изменением температуры атмосферного воздуха связано промерзание и оттаивание почв и пород, что сказывается на условиях питания подземных вод. Всякие колебания температуры воды обусловливают изменение растворимости солей, присутствующих в природных растворах [Там же].

Территория Кичменгско-Городецкого района относится к зоне днепровского оледенения, следов которого практически не сохранилось. Северная часть территории приурочена к Кичменгской равнине, центральная часть - Сухоно-Югской низине, а южная часть - к Северным Увалам [21].

Абсолютные отметки на Кичменгской волнистой моренной равнине колеблются от 150 до 234 метров. Плоской равниной представлен рельеф поверхности дочетвертичных отложений, которая стремительным выраженным уступом срывается на северо-восток к Сухоно-Югской низине. В современное время рельеф выражен абразионным склоном высотой 30 м, углом наклона - 15° в верхней части и от трех до пяти градусов в нижней [Там же].

Волнистые и плоские равнины с абсолютными отметками от 150 до 200 метров - наиболее широко распространены в границах района. В границах равнины относительные превышения составляют до трех - четырех метров, редко до пяти метров. На поверхности равнины попадаются валуны, которые в основном относятся к осадочным породам. Делювиальными или водноледниковыми отложениями представлены понижения, они зачастую заболочены. Заболачиванию также подвержены плоские равнины территории, которые слабо расчлененны современной эрозией, равнины [Там же].

Иногда поверхность моренной равнины усложнена холмисто-моренным рельефом, полоса его простирается от верховьев реки Пыжуг до верховьев реки Кичменьги, у холмов высота при этом от трех до десяти метров, редко до 15 - 20 метров. А диаметр оснований холмов - 0,3 км, склоны покатые - от пяти до десяти градусов и прямые. Встречаются иногда одиночные моренные холмы, местами данные холмы сочетаются с камовым рельефом [Там же].

Большинство камов равнины округлой формы с плавными очертаниями. Склоны камов покатые от пяти до десяти градусов, вершины их слабо выпуклые, условные превышения - от трех до пяти метров. Иногда они соединяются в гряды длиной до одного километра и высотой до 15 метров. Встречаются округлые термокарстовые западины на вершинах холмов и гряд диаметром до двух, четырех метров, глубиной от 0,3 до 0,7 метров. На юге равнины присутствуют и волнистые зандровые равнины. На водоразделе рек Пичуг - Остапепец, на междуречье верховьев Шарженьги и Варки попадаются иногда плоские и полого-волнистые озерно-ледниковые, реже озерные и болотные равнины. Эти равнины сильно заболочены, но мощность торфа там не более одного метра. Практически полностью по территории равнины протекает река Кичменьга, которая приурочена к древней пра-долине [21].

Аккумулятивные озерно-ледниковые равнины (плоские и волнистые) на Сухоно-Югской низине в бассейне реки Стрельны, на водоразделе рек Юга и Шарденьги считаются главным типом, а террасированные - вдоль реки Юг. Сформированы равнины деятельностью озер позднемосковского времени, а сложены песчаными и глинистыми осадками. Главным образом они имеют уклон в сторону речных долин (рисунок 3.3) [Там же].

Рисунок 3.3 - Плоско-волнистая равнина у села Кобыльск Кичменгско-Городецкого района

В среднем течении Юга имеются крупные обнажения нижнетриасовых пород, а в нижнем - верхней перми. Долина имеет четковидный характер. Ширина долины реки варьирует от восьми километров близ Кичменгского Городка до 14 км в нижнем течении. В долине прослеживается четыре террасы [21].

Северные Увалы - это несогласные морфоструктуры, они соответствуют структурно-прогнутой области Московской синеклизы. Плоские и волнистые моренные равнины на Северных Увалах имеют значительное распространение на абсолютных высотах от 150 до 200 м, особенно на севере района. Они почти повсеместно абрадированы талыми ледниковыми водами и расчленены эрозией. Относительные превышения в пределах равнин от 0,5 до двух - трех метров, изредка до пяти метров. Понижения равнин выполнены делювием или водноледниковыми осадками. На поверхности равнин встречаются валуны. Глубина вреза долины реки Енталы от 20 до 25 м [21].

Полого-всхолмленные увалистые моренные равнины являются доминирующим типом рельефа в пределах Северных Увалов. Приурочены к при водораздельным участкам с высотами 200 - 220 м. Однообразный слабоволнистый ландшафт равнины с относительными превышениями до пяти метров и уклонами от двух до пяти градусов нарушается сетью долин рек, придавших ей увалистый характер [Там же].

Холмисто-моренный и камовый рельеф развит на отдельных участках на высотах от 160 до 220 м. Он представляет собой совокупность сглаженных моренных холмов московского оледенения различных размеров и форм и разделяющих их долин. Характерным примером может служить холмисто-моренный рельеф в районе р. Кузюг [Там же].

Местами имеют место камовые массивы (Косково, Жаравиха «Сатановы горы»), сложенных преимущественно мелкозернистыми песками. Высоты варьируют от трех - семи метров до 15 - 20 м, крутизна склонов - от пяти до 15°. Изредка среди холмисто-моренного рельефа района встречаются озы, например, в истоках рек Енталы, Енанги [Там же].

Широкое распространение имеют ложбины стока разного возраста. Врезанные в ледниковые отложения и заполненные флювиогляциальными осадками, ложбины имеют мягкие корытообразные очертания и пологие склоны. Ширина их колеблется от одного - двух километров до десяти километров. К крупным ложбинам стока приурочено среднее течение реки Юг [Там же].

Влияние рельефа непосредственно оказывает воздействие на условия водообмена. А от водообмена зависит минерализация и химический состав подземных вод. Таким образом, чем расчлененнее рельеф района, тем интенсивнее водообмен и тем благоприятнее условия для формирования пресных вод [20].

Практическая вся территория изучаемого района относится к бассейну Белого моря, а небольшая часть к бассейну внутреннего евроазиатского стока. Большая часть района относится к бассейнам рек Юг, Кичменьги, Шарженьги и Енталы. Густота речной сети в районе колеблется от 0,4 до 0,8 км/ (рисунок 3.4). В районе средний годовой сток составляет 200 - 300 мм. По режиму питания все реки относятся к восточно-европейскому типу с весенним половодьем. Зимой питание осуществляется подземными водами. Устойчивый ледостав наступает около середины ноября. Максимальной толщины 0,5 - 0,7 м лед достигает в феврале-марте. Вскрываются реки с середины апреля. Продолжительность ледохода реки от двух до семи дней [18].

Основной водной артерией района является река Юг с притоками Кичменьга и Пыжуг. Для рек характерно высокое весеннее половодье с середины апреля до начала июня, в период которого проходит примерно 65 - 70 % всего стока. Годовая амплитуда уровней воды изменяется от 2,5 до 5,0 метров. Менее отчетливые паводки отмечаются в период осенних и летних дождей [Там же].

Река Юг принадлежит бассейну Северной Двины (рисунок 3.5). Берет начало в Кичменгско-Городецком районе близ деревни Каксур в сельском поселении Кичменское, на отрогах возвышенности Северные Увалы, на высоте 279 м над уровнем моря. Длина реки - 574 километра, площадь бассейна - 35600 . Густота речной сети - 0,60 км/. Она течет в узкой, сравнительно неглубокой долине. Русло порожистое с каменистыми перекатами. Уклон реки на первых 25 км составляет - 0,004. Ниже деревни Золотавино (бывш.) глубина долины увеличивается, встречаются обнажения мощностью до 20 - 40 метров. По мере приближения к устью долина расширяется до трех - пяти километров, местами до 12 километров. Склоны долины высокие, террасированные, сильно расчлененные эрозией. Ширина поймы вниз по реке возрастает от 0,1 до 1,0 км. В среднем и нижнем течении река становится спокойной и извилистой, уклон русла ее около 0,00025 [18].

Рисунок 3.4 - Карта гидрографической сети Кичменгско-Городецкого района

По характеру питания река Юг относится к смешанному типу с преобладанием снегового. Для реки Юг характерно высокое весеннее половодье с середины апреля до начала, а иногда и до конца июня. Половодье отличается сравнительно резким подъемом и спадом расходов и уровней воды [18].

Годовая амплитуда воды изменяется от 0,6 - 3,5 метров в верховьях, от 2,5 - 5,0 метров в среднем течении, до шести и семи метров в нижнем. Во время осенних паводков уровень воды повышается на 0,7 - 1,0 метров, а при обилии дождей достигает уровня весеннего половодья [Там же].

Зимой расход воды и уровень - низкие, носят устойчивы характер. Число суток года, свободных от льда, в годовом периоде, колеблется от 190 до 270, в среднем не превышает 230 суток. Вода в реке Юг Кичменгско-Городецкого района пресная, гидрокарбонатно-кальциевая, и характеризуется незначительной мутностью (10,3 г/) [Там же].

Рисунок 3.5 - Река Юг близ Кичменгского Городка

Кичменьга - левый приток реки Юг Кичменгско-Городецкого района (рисунок 3.6). Река относится к бассейну Северной Двины. Нижнее течение является населённой зоной, в устье находится Кичменгский Городок. Берёт начало в Кичменьгских болотах. Течёт по северной окраине Северных Увалов. Впадает в Юг на 245 км от его устья. Длина реки 208 км, площадь бассейна 2330 - третья по площади бассейна (после Лузы и Пушмы) и вторая по длине (после Лузы) приток реки Юг [16].

Все притоки Кичменьги Кичменгско-Городецкого района относятся к малым рекам и ручьям, крупнейшие из них: правый - река Светица, длиной 62 киклометра и левый - река Шарженьга длиной 53 километра. Питание реки смешанное, с преобладанием снегового. Кичменьга относится к рекам с восточноевропейским типом водного режима с весенним половодьем с середины апреля до начала июня и продолжительной летней меженью. Устойчивый ледостав реки Кичменьги наступает около середины ноября, вскрытие происходит в середине-конце апреля [Там же].

Рисунок 3.6 - Река Кичменьга близ Кичменгского Городка

В гидрологическом факторе на формирование подземных вод оказывают: густота гидрографической сети, глубина эрозионного вреза, режим и химический состав речных и озерных вод, а также характер взаимоотношений их с подземными водами. Так, густая гидрографическая сеть создает условия для водообмена в водоносных горизонтах, выносу солей из них и способствует формированию пресных вод [20].

3.2 Биологические факторы

Согласно геоботаническому районированию, леса Кичменгско-Городецкого района, относятся к Евроазиатской хвойно-лесной области, точнее к средней и южной подзонам тайги. Леса занимают здесь площадь более 606 тыс. га, что составляет 86 % от территории района. Общий запас древесины Кичменгско-Городецкого района - 95727,4 тыс. кубометров. Нелесные земли района занимают 23144 га (3,8 %) общей площади лесничества. Они представлены в основном болотами (3,0 %) [22].

На северной, северо-западной и центральнох частях территории района ландшафта господствуют ельники, осинники и березняки зеленомошные (кислично-черничные и ягодников) с обилием дубравных видов, обусловленным карбонатностью дерново-подзолистых почв. Понижения между холмами и увалами, а также плохо дренируемые равнины заняты елово-сосново-березовыми травяными, долгомошными и сфагновыми лесами, развитыми на дерново- и торфянисто-подзолисто-глеевых и болотных почвах [22].

В восточной части района господствуют еловые, реже березовые и пихтово-еловые ягодниковые и долгомошные леса на подзолистых, дерново-подзолистых и подзолисто-глеевых почвах. Болота, главным образом переходные древесные и кустарничковые, занимают небольшую территорию [Там же].

На южной и юго-восточных частях территории преобладают еловые и березовые зеленомошные леса с дубравно-травяными элементами на дерново-подзолистых почвах. Под сухими зеленомошными и лишайниковыми сосняками развиты песчаные слабоподзолистые почвы. В понижениях встречаются ельники долгомошно-ягодниковые. В долинах рек и ручьев произрастают хвощевые, разнотравные и сфагновые ельники и березняки. В лесах на склонах увалов встречаются лиственница сибирская и пихта сибирская. В долинах реки Юг и ее основных притоков развиты суходольные и низинные луга [Там же].

Господствуют болота верхового типа. Болота переходного типа встречаются редко. На них, кроме представителей верховых болот, растут березы с примесью угнетенной ели, хвощ. Низинные болота обезлесены, сильно обводнены, кочковаты с осоково-моховым болотным разнотравьем. Местами они густо заросли ивами [Там же].

Луга распространены преимущественно суходольные мелкозлаковые. Очень характерны пустошные луга и пустоши - белоусовые, овсяницевые и сухотравные, нередко с куртинами вереска и подростом сосны. Заболачивающиеся луга имеют в травостое влажное разнотравье, мелкие осоки и щучки. На плоских водоразделах и в поймах рек и других значительные площади занимают низинные влажно-разнотравные и мелкоосоковые луга [Там же].

Среди представителей животного мира здесь обитают: медведи, волки, лисицы, рыси, лоси, зайцы и другие. Из птиц обитают: гуси, журавли, лебеди, глухари, тетерева и другие [16].

На территории Кичменгско-Городецкого района зарегистрировано 27 растений и 12 животных Красной книги Российской Федерации и Красной книги Вологодской области. Редкие и находящихся под угрозой исчезновения растения: баранец обыкновенный, башмачок настоящий, белокопытник лучистый, валериана волжская, ветреницевидка дубравная, грифола курчавая, грушанка зеленоцветковая, дуб черешчатый, живокость высокая, зимолюбка зонтичная, кизильник черноплодный, клавариадельфус пестиковый, копеечник альпийский, лобария легочная и другие, а из животных: дедка рогатый, красотел золотистоямчатый, ленточник камилла, махаон, муравей-древоточец черный, орденская лента голубая, переливница малая (тополевая), перламутровка болотная, пеструшка таволговая, подкаменщик обыкновенный, шашешница матуриа, японская (тихоокеанская) минога [Там же].

Биологический фактор обуславливает как преобразование подземных вод, так и в некоторых случаях обогащение вод микрокомпонентами. Животные и растения воздействуют на состав подземных вод главным образом через микроорганизмы. Когда животные и особенно растения отмирают они отдают почве минеральные вещества, которые затем попадают в подземные воды. Растительность транспортирует огромное количество влаги, что вызывает понижению уровня и увеличение минерализации подземных вод. А также растительность избирательно поглощает ионы, в результате может измениться концентрация водородных ионов (рН) и химический тип воды. Хвойные леса способствуют усилению кислотности, благодаря кислым свойствам их органических остатков, а лиственные леса и травянистая растительность, наоборот, благоприятствуют накоплению оснований в почвенных растворах [20].

Почвообразующие породы Кичменгско-Городецкого района разнообразны: бескарбонатные валунные моренные суглинки и глины, флювиогляциальные пески и супеси, в меньшей степени на территории распространены двучленные и перигляциальные отложения (рисунок 3.7) [23].

В почвенном покрове под лесами доминируют глубоко- и сильноподзолистые, на пашне - дерново-сильноподзолистые, в северной части супесчаные, песчаные, в южной - суглинистые почвы [Там же].

Рисунок 3.7 - Карта почв Кичменгско-Городецкого района (1 - пойменные кислые; 2 - подзолистые, преимущественно неглубокоподзолистые; 3 - дерново-подзолисто-глеевые; 4 - дерново-подзолистые илювиально-железистые; 5 - дерново-подзолистые, мелко- неглубокоподзолистые; 6 - дерново-подзолистые; 7 - подзолы иллювиально-железистые и иллювиально-гумусовые без разделения; 8 - подзолы иллювиально-железистые)

Среди пахотных угодий на покатых и пологах склонах выделяются участки дерново-подзолистых смытых почв. Особенно распространены эродированные почвы по склонам долин рек Юг, Шарженьга и Кичменьга. Повсеместно на сла-

бодренированных участках местности встречаются полугидроморфные (подзолистые, дерново-подзолистые) и гидроморфные почвы. Однако болотные почвы имеют незначительное распространение. Пахотные почвы преимущественно сильнокислые (50 - 70 %) [23].

Содержание гумуса в пахотном слое не превышает двух процентов, в метровом слое общий запас его составляет 50 - 80 т/га, азота от двух до трех тонн на гектар. Очень бедны почвы подвижным фосфором (50 - 70 %). По количеству обменного калия пахотные почвы неоднородны: на большей часта территории почвы со средним и повышенным содержанием калия (свыше десяти миллиграмм на 100 г почвы) занимают от 40 до 60 % пахотных земель. В районе имеются площади почв на флювиогляциальных отложениях, бедных обменным калием, и в которых до 50 % составляют почвы с очень низким и низким содержанием подвижного калия [Там же].

Почвенный покров обогащает подземные воды, ионами, газами и органическим веществом. Почвы могут метаморфизовать сложившийся химический состав подземных вод, вступающих во взаимодействие с ними [20].

Также у атмосферных осадков, фильтрующихся через почвы, может увеличиваться минерализация, которые в последствии попадают в подземные воды. Влияние почв на режим подземных вод проявляется в том, что различные генетические типы почв обладают разной структурой и строением, которые определяют разную величину водопроницаемости этих почв, а следовательно, определяют размеры питания и колебаний уровней грунтовых вод [Там же].

3.3 Геологические факторы

В геологическом отношении в разрезе выделяют отложения четвертичной, пермской и триасовой систем. Геологическое строение Кичменгско-Городецкого района представлено на рисунке 3.8. Это породы верхнего подъяруса татарского яруса верхней перми (северодвинского (Полдарской и Сухонской свит) и вятского горизонтов) и ветлужской серии нижнего триаса, залегающие непосредственно под четвертичными породами [17].

Рисунок 3.8 - Карта геологического строения Кичменгско-Городецкого района

Северодвинский горизонт верхней перми характеризуется пестроцветностью и преобладанием алевролитов, глин и песчаников. В нижней, терригенно-карбонатной, части разреза вместе с пестроцветными мергелями и глинами с линзами песков встречаются песчаники и алевролиты. Верхняя, терригенная, часть разреза представлена главным образом алевролитами и глинами, с линзами и прослоями мергелей, песков, песчаников и конгломератов. Мощность отложений изменяется в пределах 4,0 - 110,0 метров [17].

Отложения вятского горизонта представлены слабо известковистыми мергелями и плотными глинами буровато-коричневого цвета. Мощность отложений изменяется от 4,0 до 29,0 метров [Там же].

Ветлужские отложения нижнего триаса занимают наибольшую площадь района, залегают непосредственно под четвертичными и вскрыты большинством скважин района. На отдельных участках рек Юг и Кичменьга они прослежены в виде обнажений. Отложения представлены переслаиванием красновато-коричневых и серых глин и мергелей с серыми песчаниками и песками. Песчаные прослойки изменчивы по мощности и характеризуются невыдержанностью по площади и в разрезе. Вскрытая мощность ветлужских отложений изменяется от 8,0 до 100,0 метров [17].

Четвертичные ледниковые и водно-ледниковые отложения представлены суглинками, глинами с включениями валунно-галечного материал. Цвет отложений преимущественно бурый, иногда серый. В верхней части разреза часто встречаются современные аллювиальные отложения [Там же].

Состав геологических пород показывает динамику, а одновременно с ней минерализацию и состав подземных вод. Значение геолого-структурных форм в распределении подземных вод по минерализации и составу наглядно проявляется при сравнении структурных элементов по раскрытости, проточности, промытости или интенсивности водообмена Подземные воды закрытых структурных элементов могут быть с большей минерализацией, однако по составу главным образом хлоридными натриевыми или кальциевыми. В раскрытых структурных элементах подземные воды наименее минерализованы и обладают обычно гидрокарбонатный кальциевый состав. Влияние состава пород на состав подземных вод особенно ярко заметно, когда пресная вода взаимодействует с легкорастворимыми минералами и породами: гипсом, галитом, известняком и доломитом. Наиболее минерализованные рассолы встречаются только в тех толщах, выше которых залегают формации каменной и калийной солей [20].

3.4 Гидрогеологические условия

В гидрогеологическом отношении территория Кичменгско-Городецкого района расположена в пределах Среднерусского артезианского бассейна. В разрезе выделены следующие водоносные комплексы [24]:

1. Водоносный комплекс верхнечетвертичных современных водных отложений p, l, la, aQIII-IV;

2. Водоносный комплекс среднечетвертичных днепровско-московских от-

ложений f, g, lg, aQIIdn-ms;

3. Водоносный комплекс ветлужских отложений нижнего триаса ;

4. Водоносный комплекс вятских отложений верхней перми ;

5. Водоносный комплекс северодвинских отложений верхней перми ;

6. Водоносный комплекс сухонских отложений верхней перми .

Четвертичные отложения, которые залегают в виде сплошного покрова, отсутствуют лишь на крутых склонах глубоко врезанных долин рек, мощность их колеблется от 0 до 142,5 метров, чаще равняется 10 - 30 м. В разрезе наиболее распространены глинистые разности пород. Пески и супеси имеют подчиненное значение и не выдержаны по простиранию. По характеру циркуляции воды в отложениях поровые. Глубина залегания вод колеблется в пределах от 0 до 24 метров, наибольшее распределение имеют воды со свободной поверхностью, в общих чертах повторяющей поверхность современного рельефа [24].

Напорные воды относятся к водоносным комплексам, залегающим под ледниковыми суглинками, которые служат относительным водоупором, или к линзам песков в этих суглинках. Водоносные горизонты преимущественно питаются за счет атмосферных осадков, а в пределах долин крупных рек - за счет подтока вод дочетвертичных отложений. А разгрузка выполняется современной гидрографической сетью. К водоупорным отложениям в разрезе четвертичной толщи относятся суглинки и глины средне-верхнечетвертичных московско-валдайских озерных и озерно-ледниковых отложений, широко развитых с поверхности территории [Там же].

Подземные воды, содержащиеся в водоносных горизонтах дочетвертичных отложений, имеют большое значение для водоснабжения территории. В разрезе выделено четыре водоносных комплекса [Там же].

Для верхней части разреза характерен терригенный состав водовмещающих пород, отсутствие выдержанных по площади водоносных и водоупорных слоев. Водообильность комплексов, определяемая литологическим составом и степенью их трещиноватости, неравномерная. Химический состав вод, зависящий от глубины залегания водоносных комплексов района и тектонических особенностей, отличается большой пестротой [24].

Наибольшее развитие на площади имеет водоносный комплекс ветлужских отложений нижнего триаса. Основными областями питания водоносных комплексов дочетвертичных отложений являются Северные Увалы и Сухонско-Югский водораздел, где отмечаются наибольшие абсолютные отметки уровней вод - до 160 - 200 м. В долинах рек, происходит разгрузка подземных вод, на что указывает падение абсолютных отметок уровней до 60 - 100 м. Татарский ярус верхней перми в основном представлен алевролитами, глинами с прослоями мергелей, известняков, песков и песчаников. Под отложениями казанского яруса повсеместно залегает водоупорная толща гипсов и ангидритов уфимского яруса верхней перми и сакмарского яруса нижней перми [Там же].

...