Оценка качества подземных вод Кичменгско-Городецкого района

Толща является региональным водоупором, отделяющим залегающие выше ее водоносные комплексы верхней перми от водоносного комплекса сакмарских отложений, а также водоносных комплексов более древних отложений территории района [Там же].

Подземные воды в сакмарских отложениях приурочены к загипсованным доломитам с прослоями известняков и ангидритов. Глубина залегания кровли комплекса изменяется от 577 до 840 м, а полная мощность, вскрытая Гагаринской параметрической скважиной, находящаяся у южной границы территории района, составляет 110 м. Вода имеет хлоридный натриевый состав с минерализацией 28, 6 г/л. Пьезометрический уровень 76 м [Там же].

Подземные воды каменноугольных отложений приурочены в основном к карбонатным породам. Гидрогеологическое опробование на рассматриваемой территории не производилось [Там же].

В девонских отложениях водоносными являются песчаники, алевролиты, прослои известняков и доломитов. Подземные воды обладают высоким напором. Уровень устанавливается на глубине 189 - 210 м. Воды характеризуются хлоридным натриевым составом и минерализацией 198 - 255,6 г/л, с содержанием брома от 400 - 840 мг/л. В воде растворен азотный газ [Там же].

Отложения верхнего протерозоя представляют собой переслаивание алев-

ролитов, аргиллитов, и песчаников. Статистический уровень устанавливается на глубине 245 м. Воды представляют собой хлоридные натриевые рассолы с минерализацией 267,1 г/л. Содержание брома достигает 1009,9 мг/л, йода - 7,06 мг/ли, аммония - 1,8 мг/л [24].

Породы кристаллического фундамента, представлены гранитами и гнейсами. Уровень высоконапорных вод устанавливается на глубине 350 м. По химическому составу воды хлоридные натриевые с минерализацией 277,6 г/л. Содержание брома 1102,6 мг/л, йоды - 7,8 мг/л. В подземной воде растворен метаново-азотный газ [Там же].

Увеличение концентрации солей в подземных водах с глубиной связано с ухудшением условий дренажа и с замедленной циркуляцией воды. Прямая зависимость минерализации подземных вод от их динамики прослеживается только в определенной гидрохимической обстановке. Застойность способствует сохранению высокой минерализации вод, но не может служить источником обогащения вод солями [20].

3.3 Техногенные источники загрязнения подземных вод

В Кичменгско-Городецком районе согласно комплексному территориальному кадастр природных ресурсов Кичменгско-Городецкого района одними из главных источниками техногенных нагрузок являются предприятия пищевой промышленности, лесной и деревообрабатывающей отрасли, коммунального хозяйства (таблица 3.2). Также на территории Кичменгско-Городецкого района прослеживаются несанкционированные свалки. Пример такой свалки приведен на рисунке 3.9.

В Кичменгско-Городецком районе сбросы в водоемы осуществляет «Кич-Городецкое муниципальное имущество» (44,949 тонны), которое осуществляет управление по имущественным отношениям, жилищно-коммунальному хозяйству и градостроительству.

Выбросы в атмосферный воздух осуществляется десятью стационарными источниками. Наибольший выброс приходится на «Жилищник» - 54,144 тонны,

«Мясо» - 41,246 тонна и на «Лесторг-Хлеб» - 25,333 тонн, наименьший выброс от «Ростелеком» Кич-Городок - 0,211 тонн.

Таблица 3.2 - Фактическое антропогенное воздействие субъектов хозяйственной деятельности на подземные воды за 2017 год

Наименование природопользователя	Фактические объемы, т
	Выбросов от стационарных источников	Размещения отходов
Кичменгско-Городецкий район	139,137	1446,1550
Кич-Городецкий лесхоз-филиал САУ лесного х-ва ВО «Вологдалесхоз»	-	2,10000
ОАО «Мясо»	41,246	10,10000
Кичм-Городецкое ДРСУ ОАО «Вологодавтодор»	1,246	-
СПК «Альянс»		7,00000
Макрорегиональный филиал ОАО «Ростелеком» с. Кич-Городок	-	7,20000
ЗАО «Кич-Городоклесторг»	-	0,90000
ИП Глебов Николай Витальевич	-	23,70000
Шонгское сельпо	-	0,40000
Енангское сельпо	-	0,40000
ЗАО «Мега»	-	10,96600
ИП Пахолков Владимир Геннадьевич	-	126,00000
ИП Вершинина Тамара Афанасьевна	-	12,00000
Городецкое сельпо	-	39,80000
ООО «Лесторг-Хлеб»	25,333	15,10000
Крестьянское (фермерское) хозяйство «Искра» (ИП Барболин Л.А.)	-	23,30000
ООО «Комсервис»	-	1119,00000
ОСП Никольский почтамт УФПС ВО - филиал ФГУП «Почта России»	-	2,40000
ООО «Жилищник»	54,144	0,50000
ПО «Хлеб» Кичм-Городецкого РПС	-	5,20000
ПО «Единство»	-	18,80000
МУК «Кичменгское социально-культурное объединение»	-	2,40000
ООО «Алар»	-	0,40000
БУК «Районный дом культуры»	-	1,80000
ЗАО «Кичм-Городоклесторг»	1,022	-
Кичм-Городецкое райпо	14,041	-
ООО «Кич-Городецкое автотранспортное предприятие»	1,769	-
ОАО «Ростелеком» Кич-Городок	0,211	-
ООО «Комсервис»	1,853	-

Размещение отходов на территории Кичменгско-Городецкого района осуществляет 23 предприятия. Наибольшее размещение отходов приходится на «Комсервис» - 1119 тонн. Меньше всего отходов размещает организация «Алар» - 0,40000 тонн.

Рисунок 3.9 - Несанкционированная свалка, пример источника загрязнения подземных вод в Кичменгско-Городецком районе

На качество подземных вод наиболее сильно влияет промышленное загрязнение, так как оно проникает наиболее глубоко в подземную гидросферу. Загрязнение коммунально-бытовыми отходами проявляется в верхних горизонтах, главным образом в черте населенных пунктов. Оно приводит к локальному повышению минерализации грунтовых вод и увеличению в них содержания продуктов распада органических веществ (нитратов, аммония, хлора и других) [20].

На основании выше сказанного, нужно сделать следующие выводы, что основными факторами формирования подземных вод являются: физико- географические факторы, куда входят климат, гидрология, рельеф, биологические факторы - это почвы, растительность и животный мир, а также геологические факторы и гидрогеологические условия.

Климат это один из важнейших косвенных факторов, при котором развиваются процессы, непосредственно влияющих на состав подземных вод. Он определяет прежде всего метеорологические условия, от которых зависит режим как поверхностных, так и грунтовых вод, а также вод, залегающих более глубоко. К основным климатическим элементам влияющих на состав подземных вод являются атмосферные осадки, температура и испарение. В гидрологическом факторе существенное значение имеет густота гидрографической сети, глубина эрозионного вреза, режим и химический состав речных и озерных вод, характер взаимоотношения речных вод с подземными. Рельеф оказывает влияние на условия водообмена, что в последствии отражается на минерализации и химическом составе подземных вод.

Состав подземных вод зависит и от типа почвы. Так с одной стороны почвы могут увеличивать минерализацию атмосферных осадков, фильтрующихся через них, а с другой преобразовать уже сложившийся химический состав подземных вод, вступающих с почвами во взаимодействие. Растения оказывают влияние на подземные воды путем отдачи минеральных веществ им, а также путем поглощения из них ими определенных химических элементов.

От геологических и гидрогеологических условий зависит динамичность подземных вод, влияющая непосредственно на минерализацию и химический состав подземных вод.

4. Эколого-гидрогеологические особенности подземных вод Кичменгско-Городецкого района

4.1 Качество питьевых вод

Подземные воды могут быть использованы в районе в двух направлениях: как ресурсы пресных вод питьевого и хозяйственного назначения и как минеральные воды в лечебных и профилактических целях для наружного и внутреннего применения. В перспективе подземные воды являются определенным запасом хозяйственного и питьевого водоснабжения. Сдерживающим фактором их использования могут послужить ряд особенностей их химического состава: высокое содержание железа, фтора и другое [26].

Жесткость подземных вод. Жесткость воды определяет содержание ионов Ca2+, Mg2+, Ba2+, Fe2+, Mn2+, Al2+, Sr2+. Но общее количество ионов кальция и магния в воде намного больше по сравнению с содержанием других ионов. Поэтому общая жесткость обусловлена наличием всех солей Ca и Mg и вычисляется путем суммирования мг-экв ионов. Выражается жесткость в мг-экв/л. Она зависит от глубины слоя, расположения горизонта водоносного слоя и годового объема осадков [27].

В России согласно документу, СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» предельно-допустимая концентрация общей жесткости в питьевой воде не должна быть выше семи мг-экв/л [28].

На территории Кичменгско-Городецкого района распространены подземные воды с различной жесткостью, как очень мягкие (менее одного мг-экв/л), так и превышающие нормативы ПДК (более семи мг-экв/л). На рисунке 4.1 показаны местоположения скважин с жесткостью воды менее одного мг-экв/л (12 скважин) и более семи мг-экв/л (десять скважин).

Повышенная жесткость подземных вод стимулирует увеличение частоты заболеваний населения почечно- и желчекаменной болезнью. Неумягченная жесткая вода не пригодна в различных отраслях промышленности.

Из-за жесткой воды происходит износ оборудования и аварии, поэтому ее приходится перед использованием умягчать. В жесткой воде тяжело развариваются продукты, плохо заваривается чай и кофе, теряется вкус их, а также при стирке ухудшается качество тканей. Мягкая вода также опасна. Она может вымывать из костей кальций, что в последствии влияет на прочность костей, и полезные бактерии.

Рисунок 4.1 - Карта местоположений скважин с различной жесткостью воды

Для снижения жесткости применяют различные методы умягчения воды: реагентный, термический, термохимический и ионного обмена, описание которых представлено в приложении 1.

Железо. По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 содержание железа допускается не более 0,3 мг/л. По согласованию с местными санитарными органами допускается и до 1,0 мг/л.

Железосодержащие воды широко распространены на территории Кичменгско-Городецкого района. На территории Кичменгско-Городецкого района в 31 скважине обнаружено повышенное содержание железа (от 0,3 до 2,0 мг/л), местоположение которых показано на рисунке 4.2. Они встречаются в различных по литологии и возрасту водовмещающих породах.

Рисунок 4.2 - Карта местоположений скважин с повышенным содержанием железа

Присутствие железа выше допустимых норм сильно затрудняет водоснабжение в районе. Большинство железосодержащих вод используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения без очищения от железа. Железо также является необходимым элементом, который активно участвует в окислительно-восстановительных процессах в организме необходимых для процессов роста и кровотечения. Железо ухудшает органолептические свойства питьевой воды, вызывает отложение осадка в трубах и их засорение. Длительное использование такой питьевой воды населением может привести к эндемическому заболеванию печени - гемосидерит.

Методы обезжелезивания подземных вод делятся на безреагентный, реагентные, физико-химические и биохимические (приложение 2). Выбор метода зависит от состава подземных вод, исходного содержания железа, величины рН, жесткости подземных вод и других.

Фтор. Содержание фтора для II климатического района допускается не более 1,5 мг/л. В районе насчитывается шесть скважин с повышенным содержанием фтора (рисунок 4.3). Большинство скважин расположено на триасовых отложениях. Благоприятными условиями для накопления фтора могут служить гидрокарбонатные натриевые подземные воды с низким содержанием кальция. В таких водах содержание фтора увеличивается с ростом минерализации.

Избыток фтора в подземной воде вызывает эндемический флюороз. Повышенное содержание фтора приводит к склерозу костей. Также избыток фтора в подземной воде вызывает у населения пятнистую эмаль зубов, а недостаток фтора - кариес зубов. Недостаток фтора способствует развитию хронических инфекционных заболеваний сердца и суставов.

Основными методами удаления избытка фтора являются: сорбция осадками гидроксидов и ионный обмен (сорбция) с использованием селективных анионитов (приложение 2).

Бор и мышьяк. Также на территории района прослеживается повышенное содержание бора и мышьяка (рисунок 4.3). Для бора предельно допустимой концентрацией является 0,5 мг/л, а для мышьяка - 0,05 мг/л.

При долговременном употреблении воды с повышенным содержанием бора вызывается раздражение пищеварительного тракта, хроническое нарушение процессов пищеварения и борная интоксикацию, повышающую вероятность поражения печени, почек. Избыток бора в подземной воде оказывает негативное воздействие на репродуктивную функцию.

Для снижения концентрации бора используют способы осаждения, сорбции и метод обратного осмоса.

Рисунок 4.3 - Карта местоположений скважин с повышенным содержанием фтора, бора и мышьяка

Длительное употребление подземных вод с повышенным содержание мышьяка способствует повышению рисков возникновения рака крови, легких, кожи, а также возникновению диабета, сердечно-сосудистых заболеваний и неблагоприятных исходов беременности.

Для очистки подземных вод от мышьяка используются метод ионообменный (сорбция) и метод сорбции.

4.2 Минеральные воды

К минеральным водам относят подземные воды, добытые из водоносных горизонтов или комплексов, оказывающие на организм человека лечебное действие, которое обусловленное основным ионно-солевым и газовым составом, и повышенным содержанием биологически активных компонентов и специфическими свойствами [30].

Минеральные воды по назначению подразделяют на столовые, лечебно-столовые и лечебные, а по минерализации подразделяют на пресные, слабоминерализованные, маломинерализованные, среднеминерализованные и высокоминерализованные (таблица 4.1) [Там же].

Таблица 4.1 - Классификация минеральных вод по степени минерализации

Классификация минеральных вод по минерализации	Нормы минерализации воды	Назначение
Пресная	До 1 г/л	Столовая, лечебно-столовая*, лечебная*
Слабоминерализованная	Свыше 1 до 2 г/л	Лечебно-столовая, лечебная*
Маломинерализованная	Свыше 2 до 5 г/л
Среднеминерализованная	Свыше 5 до 10 г/л
Высокоминерализованные	Свыше 10 до 15 г/л	Лечебная
Примечание: * - при наличии в минеральной воде биологически активных компонентов

В зависимости от химического состава минеральные воды подразделяют на группы и на гидрохимические типы. Для определения группы и типа минеральных вод используют формулу М. Г. Курлова, которая представляет собой псевдодробь. В числителе ее расположены анионы в процентном содержании эквивалентов по содержанию их в воде в убывающем порядке, а в знаменателе - в том же порядке катионы. Перед дробью слева ставится величина минерализации в граммах на литр. Например: [30].

Территория Кичменгско-Городецкого района является перспективной в отношении выявления месторождений минеральных вод. Наиболее благоприятными для поисков минеральных лечебных вод являются долины рек Юга, Кичменьги и Енталы, где могут быть встречены воды разных типов.

На территории района находится 18 скважин с минерализацией, превышающей предельно-допустимую концентрацию (более 1 г/л), месторождение которых обозначено на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Карта местоположений скважин, вскрывших минеральные (>2 г/л) и минерализованные (>1 г/л и <2 г/л) воды

Шесть скважин находится в Кичменгском Городке, минерализация которых колеблется от 1,4 до 7,0 г/л (скважины № 39892, 37981, 2183, 33750, 11919, 11-с). Остальные скважины находятся в следующих населенных пунктах: в селе Верхняя Ёнтала (№ 2182) с минерализацией - 3,0 г/л; в деревне Долматово (№ 2084) с минерализацией - 8,6 г/л; в деревне Крадихино (№ 25910) с минерализацией - 1,2 г/л; в деревне Курилово (№ 1984) с минерализацией - 3,4 г/л; в деревне Олятово (№ 1303) с минерализацией - 11,0 г/л; в деревне Орлово (№ 36 п) с минерализацией - 28,6 г/л; в селе Сараево (№ 7 с) с минерализацией - 3,8 г/л; в деревне Смольянка (№ 1069) с минерализацией - 1,1 г/л; в деревне Труфаново (№ 1227) с минерализацией - 3,6 г/л; в деревне Шартаново (№ 382) с минерализацией - 3,8 г/л; в деревне Шатенево (№ 2291) с минерализацией - 3,1 г/л; в деревне Берсенево (№ 432) с минерализацией - 5,6 г/л. Выявленные гидрохимические типы минеральных вод представлены на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Карта гидрохимических типов минеральных вод Кичменгско-Городецкого района

Выявлены Кашинский, Анапский, Буйский, Каспийский, Нижнеивкинский № 1, Калининградский типы, а также имеются типы минеральных вод, не имеющих аналогов. Многие скважины расположены на отложениях нижнего триаса.

4.3 Расчет потенциального риска здоровью населения

Потенциальный риск - риск возникновения неблагоприятного для человека эффекта, определяемый как вероятность возникновения этого эффекта при заданных условиях. Выражается в процентах или долях единицы. Выделяют три типа потенциального риска: риск немедленного действия, риск длительного (хронического) воздействия, риск специфического действия [31].

Потенциальный риск развития неспецифических токсических эффектов, связанный с регулярным потреблением загрязненной питьевой воды проводят в соответствии с формулой (4.1) [31]:

где Risk - вероятность развития неспецифических токсических эффектов при хронической интоксикации (от нуля до одного);

ПДК - норматив, мг/л;

- коэффициент запаса, обычно принимаемый равным десяти (для ряда примесей он может быть иным, например, для свинца - три);

С - концентрация примеси в питьевой воде, мг/л.

Рассчитанные величины потенциального риска здоровью населения для скважин с повышенным содержанием железа, фтора, бора и мышьяка приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Величины потенциального риска здоровью населения для скважин населенных пунктов с повышенным содержанием железа, фтора, бора и мышьяка

Населенный пункт (№ скважины)	Химический элемент	ПДК, мг/л	Содержание элемента в подземной воде, мг/л	Величина потенциального риска, %
д. Черная (№ 362)	железо (Fe)	0,3 (1,0)	1,0	5,6
д. Олятово (№ 1303)			1,5	8,3
п. Усть-Харюзово (№ 25907)			2,0	11,0
с. Верхняя Ёнтала (№ 1225)	фтор (F)	1,5	1,8	2,1
д. Еловино (№ 1104)			5,0	5,6
д. Кекур (№ 1695)			2,2	2,5
д. Малое Пожарово (№ 246)			2,0	2,3
с. Сараево (№ 1052)			3,8	4,3
д. Труфаново (№ 1227)			1,6	1,8
с. Кичменгский Городок (№ 8)	бор (В)	0,5	2,6	8,6
д. Сорокино (№ 6)			0,8	2,7
д. Заберезник (№ 1379)	мышьяк (As)	0,05	0,05	1,7
д. Чупово (№ 1041)			0,2	6,7

Величину потенциального риска здоровья населения, связанную с регулярным потреблением загрязненной питьевой вод, оценивают по критериям: риск немедленного действия, риск длительного (хронического) воздействия, риск специфического действия (приложение 3).

Таким образом, в деревнях Заберезник и Труфаново, в которых прослеживается повышенное содержание фтора и мышьяка в подземной воде, риск немедленного действия оценивается как приемлемый. В данном случае рост заболеваемости минимален, но у особенно чувствительных жителей может выразиться состояние дискомфорта. А в остальных деревнях риск при немедленном действии - удовлетворительный. Поэтому вероятно много жалоб жителей на состояние дискомфорта, ход к развитию общей заболеваемости не имеет достоверного и надежного характера.

Риск длительного (хронического) воздействия в деревнях Олятово, Черная, Еловино, Чупово, в поселке Усть-Харюзово и селе Кичменгский Городок рассматривается как вызывающий опасение. В этом случае создается тенденция к росту неспецифической патологии. В остальных населенных пунктах риск приемлемый и неблагоприятные тенденции отсутствуют.

Таким образом, по сказанному в главе нужно сделать следующие выводы. На территории Кичменгско-Городецкого района присутствуют подземные воды как соответствующие для хозяйственно-питьевого водоснабжения по нормам предельно-допустимых концентраций, так и не соответствующие. В данном районе в подземных водах присутствует превышение по содержанию железа (31 скважина), фтора (шесть скважин), бора (две скважины) и мышьяка (две скважины), встречаются как жесткие воды (десять скважин), так и очень мягкие (12 скважин), а также подземные воды с повышенной минерализацией (18 скважин).

Длительное использование подземных вод с повышенным содержанием железа, фтора, бора и мышьяка может привести к развитию различных заболеваний и патологий в организме человека. Жесткие и очень мягкие воды также оказывают влияние на организм и на различное оборудование в быту или промышленности. И поэтому в данной главе были описаны некоторые способы очистки подземных вод перед их использованием.

Также был рассчитан потенциальный риск здоровью населения по определенным скважинам, который показал, что в двух скважинах вода при немедленном действии оказывается приемлемый риск, в остальных удовлетворительный. Это показывает, что для здоровья населения риск развития заболеваний минимален и не носит достоверного характера. А при длительном действии данных подземных вод только в шести скважинах риск оценивается как вызывающий опасения и в данном случае есть тенденция к развитию патологии. В других же скважинах у воды неблагоприятные тенденции отсутствуют.

Заключение

В результате продленного исследования было установлено, что на формирование химического состава подземных вод района оказывают воздействие климат, рельеф, гидрология, растительный и животные миры, почвы, геологические факторы и гидрогеологические условия. Климат района характеризуется как умеренно-континентальный с холодной продолжительной зимой и умеренно теплым летом.

Было исследовано, что северная часть территории приурочена к Кичменгской равнине, центральная часть - Сухоно-Югской низине, а южная часть - к Северным Увалам. На территории распространены разнообразные формы рельефа, но доминирующими являются - плоские и волнистые равнины. Определено, что основными водными артериями района являются реки Юг и Кичменьга, относящиеся к бассейну Белого моря, а густота речной сети района колеблется от 0,4 до 0,8 км/.

Район относится к средней и южной подзонам тайги. Наиболее распространенными лесами в районе являются еловые, березовые и осиновые. В районе преобладают следующие типы почв: подзолистые, дерново-подзолистые, различной глубины оподзоливания.

В геологическом строении района наибольшее распространение имеет ветлужский горизонт нижнего триаса, а также ещё присутствуют вятский и северодвинский (Полдарская и Сухонская свиты) горизонты верхней перми.

Было определено, что на территории района распространены подземные воды с различной жесткостью, как очень мягкие (12 скважин), так и превышающие нормативы ПДК (десять скважин). В 31 скважине обнаружено повышенное содержание железа. Также на территории прослеживается повышенное содержание фтора (шесть скважин), бора (две скважины) и мышьяка (две скважины).

В районе находится 18 скважин с минерализацией, превышающей предельно-допустимую концентрацию (более одного грамма на литр). Большинством этих скважин вскрыты отложения ветлужского горизонта нижнего триаса.

Выявлены следующие типы минеральных вод: Кашинский, Анапский, Буйский, Каспийский, Нижнеивкинский № 1, Калининградский. Также выявлены типы минеральных вод, не имеющих аналогов.

Также рассчитан потенциальный риск для здоровья населения, связанный с регулярным потреблением загрязненной питьевой воды. Так было выявлено, что в двух скважинах риск немедленного действия оценивается как приемлемый. А в остальных 11 скважинах риск при немедленном действии - удовлетворительный. В этом случает развитие заболеваемости не носит достоверного характера. Риск длительного (хронического) воздействия в шести скважинах рассматривается как вызывающий опасение. В этом случае создается тенденция к росту неспецифической патологии.

В качестве рекомендации предлагается: воздержаться от использования вод из скважин с повышенным содержанием железа, фтора, бора и мышьяка или же использовать существующие методы очистки, а также есть перспективы организовать линию розлива минеральных вод.

Литература

1. Зекцер, И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды: учебное пособие / И.С. Зекцер. - Москва: Научный мир, 2001. - 343 с.

2. Методические рекомендации по выполнению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов / работ для студентов очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения. - Вологда: ВоГУ, 2016. - 120 с.

3. Всеволожский, В.А. Основы гидрогеологии: учебник / В.А. Всеволожский. - Москва: МГУ, 1991. - 357 с.

4. Овчинников, А.М. Общая гидрогеология - 2-е изд., испр. и доп. / А.М. Овчинников. - Москва: Госгеолтехиздат, 1955. - 384 с.

5. Вольф И.В. Гидрогеология: учебное пособие / И.В. Вольф. - Санкт-Петербург: СПбГТУРП, 2009. - 240 с.

6. Михайлов, Л.Е. Гидрогеология: учебник / Л.Е. Михайлов. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. - 256 с.

7. Фоменко, А.И. Управление природными ресурсами. Водные ресурсы: учеб. пособие / А.И. Фоменко. - Вологда: ВоГТУ, 2011. - 120 с.

8. Гледко, Ю.А. Гидрогеология: учеб. пособие / Ю.А. Гледко. - Минск: Выш. шк., 2012. - 446 с.

9. Кузнецов, О.В. Инженерные геолого-геодезические изыскания: учеб. пособие / О.Ф. Кузнецов, И.В. Куделина, Н.П. Галянина. - Оренбург: ОГУ, 2015. - 256 с.

10. Посохов Е.В. Минеральные воды (лечебные, промышленные, энергетические) / Е.В. Посохов, Н.И. Толстихин. - Ленинград: Недра, 1977. - 240 с.

11. Климентов П.П. Общая гидрогеология: учебник / П.П. Климентов, Г.Я. Богданов. - Москва, 1977. - 357 с.

12. Никаноров А.М. Гидрохимия: учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. / А.М. Никаноров. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001. - 444 с.

13. Крайнов, С.Р. Основы геохимии подземных вод: учебник / С.Р. Крайнов, В.М. Швец. - Москва: Недра,1980. - 285 с.

14. Толстой, М.П. Геология и гидрогеология: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / М.П. Толстой, В.А. Малыгин. - Москва: Недра, 1988. - 318 с.

15. Шварцев, С.Л. Общая гидрогеология: учебник для вузов / С.Л. Шварцев. - Москва: Недра, 1996. - 423 с.

16. Муниципальный район Кичменгско-Городецкий [Электронный ресурс]: офиц. сайт - режим доступа: http://kichgorod.ru

17. Анализ возможности обеспечения потребности в питьевых водах с. Кичменгский Городок за счет действующих артезианских скважин: отчет / Вологда-геология; рук. Т.В. Прачкина. - инв. № 761. - Вологда, 2001. - 112 с.

18. Отчет о поисках и предварительной разведке пресных подземных вод для водоснабжения поселка Кичменгский Городок Вологодской области: отчет / Северо-Западное Производственное Геологическое Объединение; рук. В.В. Петраков. - инв. № 513. - Ленинград, 1981. - 115 с.

19. Архив погоды в Кичменгском Городке [Электронный ресурс]: веб-сайт - режим доступа: https://world-weather.ru

20. Посохов, Е.В. Формирование химического состава подземных вод. - 2-е изд., перераб. и доп. / Е.В. Посохов. - Ленинград: ГХИ, 1969. - 335 с.

21. Усольцева, К.И. Рельеф Вологодской области (центральная и восточная части). Природные условия и ресурсы Севера Европейской части СССР: учебное пособие / К.И. Усольцева, В.И. Гаркуша. - Вологда, 1979. - 118 c.

22. Максутова Н.К. Ландшафты Вологодской области: учебное пособие / Н.К. Максутова. - Вологда: Учебная литература, 2006. - 56 с.

23. Комиссаров, В.В. Почвы Вологодской области, их рациональное использование и охрана: учебное пособие / В.В. Комиссаров. - Вологда: ВГПИ, 1987. - 76 с.

24. Государственная геологическая карта СССР масштаба 1:200000. Листы Р-38-XXXIV, XXXV, O-38-IV, V / Н.Г. Курбатова, И.В. Котлукова, О.А. Лутковская [и др.]. - Москва: Мингео СССР, 1989.

25. Комплексный территориальный кадастр природных ресурсов Вологодской области. Выпуск 22 (на 01.01.2017) - Вологда: Департамент природных рересурсов и охраны окружающей среды Вологодской области, 2017. - 488 с.

26. Труфанов, А.И. Эколого-гидрогеологические проблемы использования подземных вод Вологодской области / А.И. Труфанов, Д.Ф. Семенов // Геология и минеральные ресурсы Вологодской области: сборник научных трудов / Русь. - Вологда, 2000. - 160 с.

27. Грибанова О.В. Общая и неорганическая химия: опорные конспекты, контрольные и тестовые задания / О.В. Грибанова. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2014. - 189 с.

28. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: утв. Гл. гос. санитар. врачом РФ 26.09.2001. - Введ. 01.01.2002. - Москва: Деан, 2002. - 46 с.

29. Водоснабжение: учеб. пособие / Н.И. Куликов, А.Я. Найманов, Н.Г. Насонкина [и др.]. - Новосибирск: ЦСРНИ, 2016. - 704 с.

30. ГОСТ Р 54316-2011. Воды минеральные природные питьевые. Общие технич. условия: утв. Федеральным агентством по технич. регулированию и метрологии 22.04.11 - Введ. 01.07.2012. - Москва: Стандартинформ, 2011. - 40 с.

31. Методические рекомендации по комплексной гигиенической оценке степени напряженности медико - экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения: утв. Гл. гос. санитар. врачом РФ 30.07.97. - Москва: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России - 2001. - 41 с.

Приложение 1

Методы умягчения воды.

Реагентный метод. Данный метод основан на осаждении из воды кальция и магния в виде малорастворимых солей путем добавления реагентов. В зависимости от вида добавляемого реагента различают следующие виды реагентного умягчения: известковое, известково-содовое, фосфатное. Наиболее распространено известковое и известково- содовое умягчение. Кальций и магний осаждаются в виде CaCO3 и Mg(OH)2. Чтобы перевести Ca2+ в CaCO3 необходимо добавление в воду карбонат-ионов чаще это достигается добавлением извести Са(OH)2 и соды Na2CO3. Для образования Mg(OH)2 в воду добавляют щелочь, чаще всего это известь [29].

Термический метод. Термическое умягчение связано с реакциями термической диссоциации бикарбонатов. Возможны варианты диссоциации: при нагреве воды до 80 - 90 °С и нагрев воды свыше 90 - 100 °С, который приводит к протеканию реакции термической диссоциации гидрокарбонат-ионов [Там же].

При кипячении воды протекают обычно обе реакции и накипь на стенках сосудов представляет собой смесь из карбоната кальция и гидроксида магния, причем карбонат кальция преобладает. Чем больше температура воды, тем больше вероятность второго варианта диссоциации. При термическом умягчении возможно частичное устранение карбонатной жесткости воды. Если одновременно с нагревом в воду добавлять реагенты, то говорят о термохимическом умягчении воды. Оно позволяет проводить более глубокое удаление ионов жесткости и требует меньших доз реагентов [Там же].

Метод ионного обмена. Умягчение воды протекает при использовании катионитов. На поверхности зерен катионита протекает реакция обмена ионов. В результате на поверхности ионита сорбируются ионы кальция и магния, а в воду поступает эквивалентное количество обменных ионов [Там же].

Приложение 2

Методы обезжелезивания и обесфторивания подземных вод.

Безреагентные методы обезжелезивания подземных вод. К безреагентным методам относят методы аэрации и каталитического окисления с последующей фильтрацией [29].

Аэрация. Аэрация кислородом воздуха применяется при рН от шести до семи, содержании органических веществ не более семи - девяти мг О2/л и концентрации железа до трех - пяти мг/л. Данный метод традиционно используется на крупных муниципальных системах. При контакте подземных вод, содержащих двухвалентное железо, с воздухом кислород растворяется в воде. В данном случае окислительный потенциал системы повышается, рН системы возрастает при удалении части растворенной углекислоты до значения, обеспечивающего при данном окислительно-восстановительном потенциале впадение в осадок гидрата окиси железа [Там же].

Каталитическое окисление. Процесс окисления кислородом требует достаточно много времени, поэтому для ускорения процесса оксидации железа используют каталитическое окисление с последующей фильтрацией [Там же].

Реакция окисления железа происходит на поверхности гранул фильтрующей среды. Наибольшее применение в водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца MnO? (Birm, Filox, и так далее) [Там же].

Железо в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. И впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Эта система не эффективна по отношению к органическому железу, которое образует пленку на поверхности гранул и снижает эффективность очистки, и при высоком содержании железа в подземной воде [Там же].

Реагентные методы обезжелезивания подземных вод. К этим методам

обезжелезивания воды относятся методы глубокого окисления с использованием сильных окислителей, известкование с коагулированием, напорная флотация. Реагентные методы обезжелезивания подземных вод применяют при высоком содержании железа, более десяти - 15 мг/л, высокой окисляемости до 15 мг O?/л, высоком содержании диоксида углерода [29].

Методы глубокого окисления подземных вод. При деферризации воды данные методы применяются для разрушения железоорганических комплексов сульфата железа, карбоната железа, сульфида железа [Там же].

В качестве окислителей применяют озон, кислород, хлор, диоксид хлора, перманганат калия. При обезжелезивании подземных вод наибольшее применение получили методы окисления хлором, при этом газообразный хлор вводится через специальную распределительную трубчатую систему и на один мг железа необходимо 0,64 мг газообразного хлора. При окислении двуокисью хлора время, необходимое для окисления соединений двухвалентного железа, значительно возрастает. При окислении перманганатом калия на один мг двухвалентного железа расходуется 0,71 мг перманганата калия [Там же].

Метод известкования с коагулированием. Обезжелезивание воды известкованием является наиболее дорогостоящим методом. Его применяют для удаления сульфата железа в подземной воде, а также когда вода содержит большое количество железа (свыше 25 мг\л) и высокую окисляемость. При этом известь реагирует вначале с сульфатом железа по реакции FеSО4 + Са(ОН)2 = СаSО4 + Fе(ОН)2. Гидроксид железа Fе(ОН)2 окисляется в гидроксид железа Fе(ОН)3 и выпадает в осадок [Там же].

Физико-химические методы обезжелезивания. К физико-химическим методам обезжелезивания подземных вод относятся методы ионного обмена (катионирование) и мембранные методы очистки [Там же].

Обезжелезивание воды катионированием. Обезжелезивание воды этим методом применяют при небольших концентрациях железа (II) до пяти мг/л, органических веществ до одного, двух миллиграмм О2/л, содержании диоксида углерода до 30 мг/л. И когда одновременно с обезжелезиванием требуется умягчение жесткой воды [29].

Для обезжелезивания воды катионированием используют искусственные органические катиониты (смолы). Основным преимуществом катионирования является удаление железа, находящийся в растворенном состоянии. На практике применение катионирования сильно затруднено, так как катиониты очень чувствительны к наличию в воде Fe (III), которое забивает смолу и очень плохо из нее вымывается. Также наличие в воде органических веществ может привести к быстрому зарастанию смолы органической пленкой. Но при этом применение катионирования представляется наиболее перспективным направлением при обезжелезивании подземных вод [29].

Мембранные методы обезжелезивания воды. Мембранные методы используются для обезжелезивания подземных вод при невысоком содержании железа - до семи мг/л, жесткости не более 2,5 мг-экв/л, содержании диоксида углерода не более 40 мг/л. Эффективность обезжелезивания зависит от типа применяемых мембран. Например, микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления окисленного трехвалентного железа. Ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны способны удалять коллоидное и бактериальное железо. Наиболее эффективны обратноосмотические мембраны, которые удаляют даже растворенное органическое и неорганическое железо [Там же].

Преимущества мембранных технологий - компактность оборудования и высокая эффективность очистки. К недостаткам мембранных технологий для обезжелезивания относятся - быстрое забивание мембран нерастворимыми частицами. Также мембранные системы требуют предварительной подготовки воды (удаление взвесей) [Там же].

Обезжелезивание подземных вод в водоносном пласте. Обезжелезивание в водоносном пласте предложено финской фирмой Суомен Поракайво. Метод основан на создании в водоносном горизонте зоны осаждения из соединений железа и последующем прохождении через этот фильтр подземной воды [Там же].

При искусственном насыщении подземных вод предварительно аэрированной (эжектированием) воды, с повышенным содержанием кислорода, происходит изменение состояния среды с восстановительной на окислительную, Eh воды увеличивается. При этом породы пласта, окружающие скважину, и размножающийся в них железо при откачке воды из скважины начинают работать как медленные фильтры, способствуя окислению железа и осаждению его нерастворимых соединений в поровом пространстве водоносного горизонта [29].

Методы обесфторивания подземных вод. Основными методами удаления фтора являются: сорбция осадками гидроксидов и ионный обмен (сорбция) с использованием селективных анионитов. Ионы фтора хорошо сорбируются на хлопьях гидроксидов алюминия Al(OH)3 и магния Mg(OH)2. Гидроксид алюминия используется при концентрации фтора до пяти мг/л. Однако максимальная сорбционная способность гидроксид алюминия происходит в кислой среде. Фтор удаляется в осадок в виде малорастворимого оксифторида алюминия. При высоких значениях pH используется гидроксид магния. Ионный обмен с использованием селективных анионитов предполагает применение активированной окиси алюминия и гидроксилапатита [Там же].

Приложение 3

Критерии оценки величины потенциального риска.

Риск немедленного действия. Риск немедленного действия в границах до двух процентов оценивают, как приемлемый риск, при этом почти неосуществимо развитие заболеваемости жителей, а чувство дискомфорта может выразиться только в отдельных случаях у особенно чувствительных людей [31].

Величину риска немедленного действия в границах от двух до 16 % оценивать, как удовлетворительную. При этом вероятны частые случаи жалоб жителей на разнообразные дискомфортные состояния (неприятные запахи, рефлекторные реакции), тенденция к развитию общей заболеваемости, отслеживаемая по сведениям медицинской статистики либо при проведении специальных анализов не носит надежного характера [Там же].

Величину риска немедленного действия в границах от 16 % вплоть до 50 % оценивают, как неудовлетворительную, так как в результате вероятны систематические случаи жалоб на разнообразные чувства дискомфорта, связанные с воздействием оцениваемого фактора (неприятные запахи, рефлекторные реакции и прочее), при направленности к развитию общей заболеваемости, которая обычно носит достоверный характер [Там же].

Величину риска немедленного действия в более 50 % необходимо оценивать, как опасную, при этом вероятны массовые жалобы на разнообразные дискомфортные состояния людей, которые связанны с воздействием оцениваемого фактора при достоверной тенденции к развитию общей заболеваемости, а также возникновению других различных эффектов негативного воздействия (возникновение патологии, специфически связанной с типом воздействующего фактора, отказ от использования питьевой воды и прочее) [Там же].

В том случае, если риск немедленного действия оказывается близким к 100 %, то такую ситуацию рассматривают, как чрезвычайно опасную, потому что загрязнение окружающей среды в этом случае преобразовалось в другое качественное состояние (возникновение случаев острого отравления, направленность к росту смертности и пр.), которое должно оцениваться с использованием иных более специфических моделей [31].

Риск длительного (хронического) воздействия. Риск хронического воздействия до 5%, оцениваемого по эффектам неспецифического действия, может рассматриваться как приемлемый, так как при данной ситуации, как правило, отсутствуют неблагоприятные медико-экологические тенденции [Там же].

Риск хронического воздействия в пределах от пяти процентов до 16 %, оцениваемого по эффектам неспецифического действия, может рассматриваться как вызывающий опасение, так как при данной ситуации, как правило, возникает тенденция к росту неспецифической патологии [Там же].

Риск хронического воздействия в пределах от 16 % до 50 %, оцениваемого по эффектам неспецифического действия, может рассматриваться как опасный, так как при данной ситуации, как правило, возникает достоверная тенденция к росту неспецифической патологии при появлении единичных случаев специфической патологии [Там же].

Риск хронического воздействия в пределах от 50 % до 84 %, оцениваемого по эффектам неспецифического действия, может рассматриваться как чрезвычайно опасный, так как при данной ситуации, как правило, возникает достоверный рост неспецифической патологии при появлении значительного числа случаев специфической патологии, а также тенденция к увеличению смертности населения [Там же].

В том случае, если риск хронического воздействия оказывается близким к 100 %, то такую ситуацию следует оценивать, как катастрофическую, так как загрязнение окружающей среды в данном случае перешло в иное качественное состояние (возникновение случаев хронического отравления организма, преобразование структуры заболевания, надежная тенденция к росту смертности и прочее), которое должно оцениваться с использованием других наиболее специфических моделей [Там же].

Риск специфического действия. Риск специфического действия рассматривается от типа воздействующего фактора и типа зарождаемой патологии. Таким образом при оценке патологии канцерогенного типа приемлемым риском может считаться риск в границах от одного до десяти ситуаций дополнительных заболеваний в течение жизни человека на 1000000 человек [31].

Размещено на Allbest.ru

...