Качество питьевой бутилированной воды и перспективы расширения линий розлива в Вологодской области

Среди полугидроморфных почв на территории области распространены подзолистые, глееватые и глеевые, дерново-подзолистые глееватые и глеевые, дерновые глееватые и глеевые. Дерново-подзолистые глееватые и глеевые почвы широко распространены в пределах западной и центральной части области и приурочены к обширным низинам (Воже-Кубенская, Присухонская), а в восточной части они встречаются небольшими массивами. Дерновые глеевые и глееватые почвы отдельными участками встречаются в Усть-Кубинском,Кирилловском, западной части Вожегодского, Харавского, северо-западной Вологодского районов (рисунок 3.3) [18].



Рисунок 3.3 - Схема почвенного покрова Вологодской области [18].

Среди гидроморфных почв на территории области распространены болотно-подзолистые и болотные почвы. Болотно-подзолистые почвы наибольшее распространение получили в северных и восточных районах области (рисунок 4). Болотные почвы сосредоточены в пределах Молого-Шекснинской низменности. Пойменные почвы наиболее широко распространены в поймах крупных рек и на нижних террасах озер Воже, Кубенское [Там же].

Таким образом, почва является прямым действующим фактором, оказывающим влияние на химический состав подземных вод, она обогащает воду ионами, газами, органическим веществом, фильтрует осадки, повышая минерализацию.

3.6. Геологическое строение

Важным компонентом, влияющим на формирование подземных вод Вологодской области является ее геологическое строение. Без знания геологии не понять существо многих других компонентов природы, поскольку недра являются тем основанием, на котором образуется рельеф, ландшафты, почвы, поверхностные и подземные воды. Их формирование во многом обусловлено геологическим развитием территории [18].

Территория Вологодской области расположена к юго-востоку тот Балтийского щита на севере Русской плиты в пределах северо-западного крыла Московской синеклизы. В ее строении выделяются два структурных этажа: кристаллический фундамент, сложенный породами архейского и нижнепротерозойского возраста и осадочный чехол, состоящий из верхнепротерозойских, палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений [24].

Фундамент платформы разбит на ряд блоков. В поднятых блоках (выступах) развиты архейские породы комплекса основания, в опущенных блоках - нижнепротерозойские образования (геосинклинально-складчатый комплекс). Блоками, выполненными архейскими породами, являются, в частности, Пухтаевский, Юксовский, Коношский выступы. Нижнепротерозойские породы развиты в Индоманской, Шольской, Вельской, Котласской впадинах (Семенов, Ландман, 2003) [24].

Мощность осадочного чехла увеличивается с северо-запада на восток и юго-восток от 300 м (деревня Самино, Вытегорский район) до 2800 м (город Тотьма) и более 4,5 тысячи м (поселок Рослятино, вскрытая мощность) -это наибольшая мощность чехла на территории Вологодской области. Мощность осадочных образований обусловлена структурным положением фундамента той или иной территории. Наиболее древними отложениями осадочного чехла, вскрытыми буровыми скважинами (город Вологда, поселок Рослятино, районы города Никольска и города Кириллова и другие) являются отложения верхнего протерозоя. Верхнепротерозойские отложения (рифейский комплекс и венд) представлены осадочными и осадочно-вулканогенными породами различного литологического состава [24].

Отложения пермской системы охватывают наибольшую территорию Вологодской области. Пермь представлена морскими, лагунными и наземно-пресноводными породами, обшей мощностью от 800 до 850 метров. Нижний отдел перми (приуральский) подразделяется на сакмарский и ассельский ярусы, сложенные, преимущественно, карбонатными породами с прослоями ангидрита и гипса, реже - галита [26].

Отложения четвертичного возраста развиты повсеместно в виде чехла мощностью от нескольких метров до 180 метров. По условиям формирования (генезису) в четвертичных отложениях выделяются: ледниковые, флювиогляциальные, озерно-ледниковые, озерно-речные (озерно-аллювиальные), речные (аллювиальные), озерно-болотные, болотные и эоловые. Собственно ледниковые отложения слагают моренные холмы, друмлины и конечно моренные гряды. Последние трассируют максимальное распространение бывшего ледникового покрова. Мощность флювиогляциальных отложений обычно составляет пять-семь метров. Флювиогляциальные отложения также являются рельефообразующими: слагают ложбины стока, озы, камы, зандры. Озерно-ледниковые отложения представлены тонкослоистыми глинами, суглинками, супесями, иногда песками с линзами залечников и гравийников. Мощность составляет от двух до пяти метров. Все породы ледниковых горизонтов характеризуются почти полным отсутствием растительных остатков [18]. Породы, сложенные в ярусах, представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Стратиграфия дочетвертичных отложений Вологодской области [18]

Группа (эратема)	Система	Отдел	Ярус	Индекс	Породы
1	2	3	4	5	6
Кайнозойская	Неогеновая	Плиоцен	-	N2	Пески серые с прослоями глин
	Палеогеновая	Эоцен Олигоцен	-	P2-3	Пески коричневые с прослоями глин
Мезозойская	Меловая	Нижний	Валанжинский	К1v	Алевролиты, пески, глины
	Юрская	Верхний	Оксфордский	J3o	Глины темно-серые, пески, алевролиты
		Средний	Келловейский	J2k
	Триасовая	Нижний	Индский-оленекский	T1i-o	Глины и алевролиты с прослоями песков и конгломератов
Палеозойская	Пермская	Верхний	Татарский	P3	Алевролиты, глины, песчаники, пески
			Казанский	P2kz	Известняки, доломиты, мергели, прослои глины
			Уфимский	P2u	Глины, песчаники, прослои мергелей, известняков
		Нижний	Сакмарский	P1s	Ангидриты, гипсы, доломиты
			Ассельский	P1a	Известняки, доломиты, прослои ангидрита
	Каменноугольная	Верхний	Гжельский	C3g	Доломиты, известняки, линзы гипса
			Касимовский	C3k	Известняки, доломиты, мергели, прослои песчаников и глин
		Средний	Московский	C2m	Известняки, доломиты, песчаники, алевролиты, глины
		Нижний	Серпуховский	C1s	Доломиты, известняки, глины, алевролиты
			Визейский	C1v	Глины, алевролиты, пески
			Турнейский	C1t	Глины, доломиты и мергели
	Девонская	Верхний	Фаменский	D3fm	Пески, песчаники, известняки, мергели
			Франский	D3f	Глины, алевролиты, песчаники, прослои мергелей и известняков

В межледниковых горизонтах и в голоцене выделяют аллювиальные, озерные, болотные отложения. Максимальной мощности (до 10-15 метров) достигают озерные отложения (тонкослоистые глины, суглинки, супеси). Аллювиальные отложения представлены песками, гравием, галечниками. Их мощность обычно составляет от одного до пяти метров. Болотные отложения широко развиты по всей территории области на месте бывших озер и представлены торфяниками, мощностью до 10 - 15 метров [18].

Шире развиты среднепермские (биармейская) и верхнепермские (татарские) отложения, представленные казанским, уфимским и татарским ярусами. В первых двух преобладают известняки, доломиты и мергели, среди которых имеются прослои глин, алевролитов и песчаников. Характерной особенностью верхнепермских пород, мощность которых достигает 522 метров, служит их пёстрая окраска, связанная с разнообразием условий образования [Там же].

Таким образом, из таблицы 3.1 следует, что территория Вологодской области сложена, в основном, осадочными толщами верхнего палеозоя, перекрытыми чехлом четвертичных, преимущественно ледниковых отложений. В отложениях каменноугольной и пермской систем преобладают карбонатные породы [28].

Остальные генетические типы межледниковых горизонтов и голоценовых отложений имеют ограниченное распространение. Эоловые отложения имеются на берегах крупных озер. Сложены они тонкозернистыми песками мощностью два-десять метров. Элювиальные отложения развиты в местах выхода на поверхность дочетвертичных пород. Мощность их не превышает одного метра. Делювиальные отложения, мощностью до пяти метров, также развиты на поверхности дочетвертичных пород [Там же].

3.7. Гидрогеологические особенности

Подземные воды распространены в горных породах всех генетических типов, вскрытых на территории области - от рыхлых современных отложений до архейских кристаллических пород фундамента платформы. Характер их залегания, химический состав и другие современные черты гидрогеологических особенностей территории области обусловлены, главным образом, геологическим строением, рельефом и климатом [26].

Вологодская область располагается в пределах огромного сложного русского артезианского бассейна. Бассейн осложнен положительными и отрицательными структурами различных порядков. Согласно построениям А.Я. Короткова большая часть территории Вологодской области располагается в пределах Московского артезианского бассейна второго порядка, соответствующего Московской синеклизе, северо-западное крыло которой примыкает к Балтийскому щиту. В вертикальном разрезе артезианского бассейна прослеживается изменение скорости движения сверху вниз, степени минерализации, химического состава и температуры подземных вод [Там же].

Гидрохимическая зональность, характерная для артезианских бассейнов платформенного типа, выражена отчётливо, но осложняется рядом аномалий, связанных с неотектоникой и палеогидрогеологическими особенностями осадконакопления. Нормальная гидрохимическая зональность, связанная с гидродинамической, проявляется в закономерном увеличении минерализации подземных вод с глубиной. С увеличением минерализации изменяется и состав подземных вод - от гидрокарбонатных кальциевых к сульфатным кальциевым или к водам смешанного состава, а ниже - к хлоридным натриевым. Так, в районе Вологды пресные гидрокарбонатные воды, приуроченные к четвертичным, нижнетриасовым и верхам Верхнепермских отложений, сменяются солоноватыми сульфатными водами, начиная с низов верхнепермских образований. Ни же, в каменноугольных и девонских отложениях, встречены крепкие рассолы хлоридного натриевого типа с содержанием брома до 600 мг/л. Пластовая гидрогеохимическая зональность (по М.Е. Альтовскому), выражающаяся в изменении состава вод по пласту, также имеет место в данном регионе [26].

В краевых частях бассейна, то есть в западных районах области, преимущественно распространены инфильтрационные воды гидрокарбонатного кальциевого состава. Мощность зоны пресных вод в этих районах наибольшая и достигает 300 метров. С погружением слоёв к юго-востоку отмечается увеличением минерализации и замена гидрокарбонатных вод сульфатными, а затем хлоридными натриевыми рассолами [Там же].

Итак, воды гидрокарбонатного и сульфатного состава развиты в зоне интенсивного водообмена, то есть в верхних горизонтах осадочного чехла до глубин 300 - 400 для западных и 50 - 150 метров для восточных районов. Преобладает гидрокарбонатный кальциевый, кальциево-магниевый состав вод [Там же].

Сульфатные воды более широко распространены в загипсованных породах нижнеустьинского, казанского и среднекаменноугольно-нижнепермского водоносных комплексов. В классе сульфатных преобладают кальциевые воды, а магниевые пространственно и генетически связаны с доломитами. Сульфатные натриевые воды, главным образом, приурочены к породам татарского яруса верхней перми [Там же].

В целом для разреза артезианского бассейна характерно преобладание подземных вод хлоридного класса. Хлоридные воды приурочены преимущественно к зоне весьма затруднённого водообмена. В наиболее погруженных частях фундамента мощность толщи, вмещающей хлоридные воды, превышает 90 % общей мощности осадочного чехла [Там же].

Например, при взаимодействии обогащенных органикой болотных вод с растворенными сульфатными солями формируются сероводородные воды Молого-Судского междуречья. В водах четвертичных отложений, на участках развития, погребённых торфяников образуется метан. На участках развития с поверхности гидроморфных почв, торфяников и отложений, обогащённых полуразложившейся органикой, в подземных водах преобладает глеевая обстановка.

Она (по А.И. Перельману) характеризуется отсутствием в воде растворённого кислорода и повышенным содержанием свободного углекислого газа. Исчезновение из состава газов растворённого кислорода объясняется расходованием его на окисление органических веществ. Накоплению в водах углекислого газа способствуют биохимические процессы [Там же].

Глеевая обстановка сопровождается повышенным содержанием в водах закисных форм железа, чем объясняется широкое распространение железистых вод в четвертичных отложениях в Вологодском, Грязовецком, Череповецком и Сокольском районах. Газовый состав до глубин 500 - 700 метров изменяется незначительно и остается преимущественно азотным. В результате радиоактивного распада с глубины, растет лишь концентрация гелия. Глубже, в водах вендских и нижнепалеозойских отложений в отдельных скважинах, появляются углеводороды. Существенно отличается состав газа вод наиболее глубоких горизонтов (рифейский водоносный комплекс и водоносный комплекс пород фундамента). Здесь в составе газа кроме гелия и углеводородов появляется водород, составляя до 32 % по объему [Там же].

Характерно для описываемой территории отсутствие чёткой литолого-стратиграфической обособленности водоупорных толщ. Регионально выраженный водоупорный комплекс (гипсоангидритовая толща нижней перми) прослеживается лишь в восточной части области. Остальные водоупоры имеют меньшее плановое развитие. В связи с этим строгой гидравлической разобщённости и этажности в гидрогеологическом строении в целом для территории Вологодской области не наблюдается [26].

Водоносными являются пески, песчаники, трещиноватые мергели, доломиты и известняки палеозоя и мезозоя, а также песчаные разности четвертичных отложений. В связи с наклонным залеганием пород дочетвертичного возраста и переслаиванием водоносных горизонтов с водонепроницаемыми слоями (водоупорами) палеозойские породы содержат главным образом напорные (артезианские) воды. Четвертичные отложения содержат в основном ненапорные воды. Однако в пределах Молого-Шекснинской и Кубено-Верхнесухонской низин и ряде других мест они также содержат артезианские воды, которые приурочены к межледниковым или межстадиальным горизонтам [27].

Породы дочетвертичного возраста, содержат пресную воду только там, где они выходят на поверхность; по мере погружения водовмещающих пород минерализация содержащейся в них воды быстро возрастает Девонские отложения в районе Прионежья содержат пресные подземные воды, в районе же г. Вологды воды девона имеют минерализацию более 15 000 мг/л. Пермские отложения почти повсеместно отмечаются сильно минерализованными водами (до рассолов), что связано с присутствием гипса и ангидрита в водовмещающих породах. Исключение составляет северная часть территории - Сухонское Заволочье, где в нижнеустьинском и северодвинском горизонтах татарского яруса содержатся пресные воды, пригодные для питьевого водоснабжения [Там же].

Триасовые отложения содержат пресные подземные воды, однако запасы их очень незначительны. Четвертичные отложения обычно содержат пресную воду. Лишь в редких случаях, когда имеет место подток минерализованных вод из пород дочетвертичного возраста, эти воды обладают повышенной минерализацией. Особенностью подземных вод, приуроченных к четвертичным отложениям, является то, что иногда они имеют запах сероводорода (за счет разложения органических остатков или зерен пирита и марказита, содержащихся в водовмещающих породах). Главной же особенностью водоносных горизонтов, приуроченных к четвертичной толще, является непостоянство их режима и прерывистое распространение по территории [27].

Таким образом, геологическая структура определяет динамичность, а вместе с ней минерализацию и химический 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 бывают наиболее минерализованными, а по составу преимущественно хлоридными натриевыми или кальциевыми. В раскрытых структурных элементах подземные воды наименее минерализованы и имеют обычно гидрокарбонатный кальциевый состав [Там же].

Уникальное положение Вологодской области, гидрогеологические особенности, геологическое строение и другие факторы определяют качественные характеристики подземных вод. Перечисленные в главе факторы, по разному оказывает влияние на химический состав вод. Обширная территория области охватывает различные формы рельефа, различные гидрологические особенности, которые как и другие факторы влияют на течение разнообразных процессов, которые вызывают изменения минерализации и химического состава вод.

Рельеф области распределяет атмосферные осадки, влияет на процесс заболачивания почв, на солевой баланс почв, оказывает существенное влияние на процесс водообмена, что влияет на минерализацию и химический состав вод. Климат включает в себя температуру, атмосферные осадки и испарение. Минерализация атмосферных осадков меньше, чем подземных вод, поэтому выпадающие осадки могут уменьшить минерализацию подземных вод. Повышения и понижения температуры также косвенно влияют на качество воды. Почва является прямым действующим фактором на состав подземных вод, она обогащает воду ионами, газами, органическим веществом, фильтрует осадки, повышая минерализацию. Геологические факторы, как тектоника и гидрогеология района, играют существенную роль при формировании химического состава, особенно за счёт растворимых минералов, таких как доломит, гипс и другие.



4. ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ

4.1 Техногенные источники загрязнения подземных вод

К видам техногенного воздействия на подземные воды относятся их эксплуатация, сброс в подземные горизонты вод промышленными предприятиями, добыча полезных ископаемых, гидротехническое строительство, орошение и обводнение земель и многие другие факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека.

При эксплуатации подземных вод изменения их состава разнообразны. В одних случаях увеличивается их общая минерализация или содержание отдельных компонентов, в других - они уменьшаются, иногда изменяется химический тип воды. Наблюдения показывают, что изменения состава подземных вод во времени отстают (до семи лет и более) от момента возникновения фактора, влияющего на это изменение [20].

Техногенное загрязнение водоносных горизонтов эксплуатируемых участков недр связано, как правило, с неправильным режимом эксплуатации водозабора, наличием существующих и потенциальных источников загрязнения, которые находятся в зонах санитарной охраны водозаборов. Эти загрязнения носят локальный характер и меняют микроэлементный состав подземных вод.

Подземные воды загрязняются в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников; по затрубному пространству неисправных скважин: через скважины и карстовые воронки.

Для подземных вод опасен сброс в водоёмы химически загрязнённых производственных стоков, так как поверхностные и подземные воды тесно сообщаются друг с другом. Попадая в подземный источник водоснабжения, загрязнители изменяют качество воды в нём и на многие годы делают его непригодным для питьевого водоснабжения. Подверженность водоносного горизонта загрязнению зависит от фильтрационных свойств пород кровли и водовмещающей толщи, а также от химического состава промышленных стоков и других факторов. Верховья реки Сухоны загрязняются поступающими в нее водами из реки Вологды, принимающими стоки ЖКХ и промышленных предприятий Вологды. Воды реки Пельшмы загрязнены органическими веществами, аммонийным азотом, лигносульфонатами от расположенного в одном километре ниже сброса сточных вод с очистных сооружений АО "Сокольский ЦБК". Нефтепродуктами наиболее загрязнены реки Сухона, Вологда, Ягорба и Кошта.

Подземные воды отличаются повышенным содержанием бора, железа, мутностью и цветностью. Отклонения обусловлены многими факторами, в том числе природными, сезонными и техногенными. Наиболее значительное и устойчивое техногенное воздействие на все природные среды на территории области наблюдается в границах Череповецкого промышленного узла. Загрязнения отмечаются на территории накопителей промышленных предприятий и поблизости от них. Также одной из причин локальных загрязнений является несоблюдение водоохранных мероприятий в зонах санитарной охраны водозаборов.

Повышенные концентрации сульфатов, растворенного органического вещества (по окисляемости) и низкие значения pH являются показателями сульфатной и общекислотной агрессивности подземных вод по отношению к бетонным конструкциям и высокой степени их коррозийных свойств по отношению к металлическим конструкциям подземных коммуникаций [29].

Высокие содержания сульфатов, хлоридов, соединений азота, высокая окисляемость свидетельствуют о бытовом и промышленном загрязнении подземных вод городской территории. Загрязненность верховодки и грунтовых вод при слабой защищенности отдельных участков застроенной территории вызывает опасность загрязнения более глубоких подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения [Там же].

Загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промышленных предприятий, хранилищ отходов и так далее, а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20 - 30 км и более от источников загрязнения. Это создает настоящую угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах. Загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их.

4.2 Качество подземных вод

Документы, определяющих качественные характеристики воды, используемой для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения: СанПиН 2.1.4.1074-01 “Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества”, утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 26.09.2001 (зарегистрировано в Минюсте РФ 31 октября 2001 г. N 3011); ГН 2.1.5.1315-03 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования”, утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27.04.2003 (зарегистрировано в Минюсте РФ 19 мая 2003 г. N 4550); МР 2.3.1.2432 -08 “Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации”, утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 18.12.2008 [30].

Характеристика распространения повышенных концентраций химических элементов в подземных водах основных эксплуатируемых на территории области приводится по группам: органолептические показатели: медь, цинк, железо, марганец; санитарно-токсикологические показатели: алюминий, барий, бор, кадмий, молибден, мышьяк, никель, ртуть, свинец, стронций, фтор, хром, кобальт, ванадий; показатели радиационной безопасности: удельная суммарная альфа-активность, удельная суммарная бета-активность [Там же].

Содержание таких компонентов как медь, цинк, марганец, мышьяк, ртуть, свинец, стронций, хром, алюминий, молибден, никель, кадмий, а также удельная суммарная бета-активность и альфа-активность в извлекаемых подземных водах питьевого назначения в основном по области соответствуют требованиям. Питьевая вода безопасна по химическому составу и по содержанию вредных веществ, ее качество в целом соответствует гигиеническим нормативам и она пригодна для хозяйственно-питьевых нужд. Таким образом, литолого-геохимические особенности эксплуатируемых водоносных горизонтов в границах Вологодской области, их достаточная защищенность от внешних воздействий как в области питания, так и в районах водозаборов позволяют дать благоприятный прогноз на длительный период в отношении перечисленных элементов в подземных водах питьевого назначения [30].

Превышения над санитарно-гигиеническими нормативами по всем районам Вологодской области установлены исключительно для железа (приложение 2). Собранная и обобщенная информация по содержанию этого проблемного для области элемента в пресных подземных водах основных эксплуатируемых водоносных горизонтах на территории области, свидетельствует о несоответствии большей части извлекаемых питьевых подземных вод санитарно-гигиеническим стандартам по данному компоненту. Повышенные концентрации железа наблюдаются во всех без исключения водоносных горизонтах, эксплуатируемых с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения на территории области, но в то же время, подземные воды четвертичных водоносных горизонтов характеризуются более высокими природными концентрациями этого элемента. Принимая во внимание практически повсеместную зараженность подземных вод области железом, рекомендуется на эксплуатируемых водозаборах, исходя из конкретных гидрогеохимических условий территории, создавать специальные установки обезжелезивания различных типов [Там же].

Также природный геохимический фон бария и бора в пресных подземных водах Вологодской области выше нормативов, определенных СанПиН 2.1.4.1074-01. Определена условная зависимость повышенного содержания этих элементов от стратиграфической приуроченности водовмещающих отложений: максимальные содержания чаще всего отмечаются в подземных водах, приуроченных к верхнепермским и нижнетриасовым отложениям. Вопросы, связанные с превышением установленного ПДК в подземных водах питьевого назначения, рекомендуется решать путем внедрения установок по водоподготовке с целевым назначением - удаление этих элементов.

Повышенные концентрации и уровни активности распределены по территории области следующим образом:

1) бор - в Междуреченском и Никольском районах;

2) фтор - в Междуреченском, Никольском, Бабаевском, Кичменгско-Городецком районах. Пониженные концентрации - в Великоустюгском, Верховажском, Сямженском, Тотемском, Харовском, Чагодощенском, Череповецком районах (приложение 3);

3) удельная суммарная альфа-активность - на водозаборах с. Шуйское, г. Устюжна;

4) марганец - в Вожегодском, Вологодском, Великоустюгском, Сокольском и Череповецком районах;

5) стронций - в Вожегодском районе;

6) барий - во всех районах за исключением Белозерского, Кичменгско-Городецкого, Никольского и Харовского (с учетом ПДК в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 - 0,1 мг/л) [30].

4.3. Методы водоподготовки подземных вод для бутылочного розлива

На предприятиях для розлива вода проходит тщательную подготовку, которая включает в себя грубую очистку при помощи фильтров от взвешенных частиц и примесей, и тонкую очистку. Водоподготовка по химическому составу воды осуществляется при помощи обратноосмотической установки. Бактериологическая очистка воды производится путём обработки системой ультрафильтрационных установок. Только после водоподготовки воду можно использовать в производственно-питьевых назначениях. После прохождения системы водоочистки, исследуемые подземные воды должны соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-001, СанПиН2.1.4.1116-02 и ТИ 10-5031536-73-10.

Анализируется бутилированная вода по 86 критериям безопасности, это 9 - показателей эстетических свойств, 55 - показателей безвредности химического состава, 2 - критерия радиационной безопасности, 11 - показателей эпидемической безопасности, 9 - критериев физиологической полноценности макро- и микроэлементного состава. На данный момент, вне зависимости от водоисточника существует два вида бутилированной воды после обработки, это вода очищенная или доочищенная из водопроводной сети и вода кондиционированная (дополнительно обогащенная жизненно-необходимыми макро и микроэлементами, такими как фтор, йод, магний, кальций). По качеству такую воду подразделяют на воду первой категории и высшей категории. Как правило, для первой категории воду очищают, для высшей используют обязательно воду из подземных родниковых или артезианских источников, с доочисткой на водоподготовительных системах. Вода высшей категории также отличается тем что обогащена нужными для здоровья человека макроэлементами и микроэлементами, такими как фтор, кальций, магний и другими [31].

В зависимости от исходного качества воды и категории конечного продукта водоподготовительные системы могут быть укомплектованы станциями обезжелезивания, фильтрами умягчения, угольными фильтрами, установками обратного осмоса, УФ-стерилизаторами и комплексами дозирования макро и микроэлементов [Там же].

Для производства воды высшей категории в используют системы обратного осмоса, так как эта технология основана на механическом принципе очистки воды, в отличие от классического умягчения воды, которое основано на химическом процессе замещения ионов кальция и магния на ионы натрия. Если первая категория допускает концентрации по натрию в 200 мг/л, то в воде высшей категории его не должно быть более 20 мг/л, поэтому использование обратного осмоса является единственно верным решением. И если сравнивать стоимость этих двух технологий, классического умягчения и обратного осмоса, то становится понятна стоимость конечного продукта - вода высшей категории стоит в разы дороже. К тому же, перед подачей воды на установку обратного осмоса её нужно предварительно очистить от железа и марганца, хлора и сероводорода. Поэтому, ограничится только установкой обратного осмоса не получится, напорная и безнапорная аэрация с обезжелезиванием, умягчение или дозирование антискалянта обязательны к монтажу в качестве дополнительного оборудования. Это способствует продлению срока службы дорогостоящих обратноосмотических мембран. Для кондиционирования уже очищенной воды используются станции дозирования реагентов, состоящие из насоса дозатора и ёмкости с дозируемым реагентом [31].

В основе технологии обратного осмоса лежит обратноосмотическая мембрана, которая представляет собой скрученный рулон из синтетических материалов. Полученные при этом поры настолько малы, что задерживают 96% всех загрязнений, включая бактерии и вирусы. Размер пор составляет 0,0001 мкр. - это позволяет пропускать только молекулы воды. Вода под давление от центробежного насоса поступает на мембрану, где разделяется на два потока: фильтрат и концентрат. Фильтрат - это очищенная вода, концентрат - это раствор воды и отфильтрованных веществ повышенной плотности. Для защиты мембран от отложений дозируют специальный реагент - ингибитор осадка антискалант. Но со временем поры мембран забиваются и возникает необходимость промывки специальными химическими реагентами. Дополнительно обратноосмотические установки комплектуются рН-метрами и TDS-метрами, насосами промывки и насосами дозаторами [Там же].

Для соответствия очищенной воды высшей категории, непосредственно перед розливом, в неё дозируют необходимые соли (фтор, йод и др.) и дополнительно обеззараживают на УФ-стерилизаторах. Описанный процесс называется кондиционированием воды [Там же].

4.4. Использование подземных вод для бутылочного розлива

Для анализа качества подземных вод, используемых для подготовки бутилированной воды, были взяты наиболее проблемные, содержащие естественные загрязнители. Это воды торговых марок “Вода 100%”, “Кремлёвская”, “Вологодская вода”, “Александровская”, “Серебряная Роса”, “Васильевский Родник”, “Никольская”.

Таблица 4.1 - Концентрация химических элементов в воде до эксплуатации и в процессе эксплуатации.

	Железо	Барий	Бор	Кальций	Фтор
Единицы измерения	Мг /	Мг /	Мг /	Мг /	Мг /
ПДК по СанПиН 2.1.4.1116-02	0,3	0,7	0,5	130	1,5
Содержание компонентов	До эксплуатации	В период эксплуатации	До эксплуатации	В период эксплуатации	До эксплуатации	В период эксплуатации	До эксплуатации	В период эксплуатации	До эксплуатации	В период эксплуатации
“Вода 100%”	0,04-0,43	0,00-0,10	0,01-0,39	0,00-0,01	0,21-1,22	0,16-0,45	24,00-36,00	0,80-0,73	0,32-0,60	0,17-0,90
“Кремлёвская”	0,29-0,47	0,21-0,30	0,06-0,81	<0,05	2,04-3,06	1,12	7,01	3,07-9,26	0,93-1,27	1,00
“Вологодская”	0,68-1,02	0,09-0,18	0,28-0,64	0,11-0,21	0,39-0,65	0,15-0,35	22,00	5,41-7,86	0,78-0,90	0,25-0,66
“Александровская”	0,40-0,66	0,08-0,13	0,04-0,15	0,03-0,06	1,17-1,65	0,17-0,35	8,92-11,12	2,00-2,40	0,88-1,20	0,71-0,92
“Серебряная Роса”	0,15	<0,10	0,18-0,24	<0,05	1,37	1,03	12,02	15,0	0,22	0,40
“Васильевский Родник”	<0,10	<0,10	0,06-0,11	0,08-0,12	<0,05	<0,05	15,96-21,12	3,00	1,00-1,34	0,88-1,02
“Никольская”	0,16-0,30	<0,10	<0,005	<0,005	2,36-2,88	0,46	2,00	2,00	1,17-1,57	<0,02

В таблице 4.1 приводится характеристика концентраций химических элементов, наиболее проблемных для области, содержащихся в подземных водах и показано их изменение после технологической водоподготовки.

Таким образом, исходя из данных таблицы, можно сделать вывод о том, что после прохождения системы водоочистки, исследуемые подземные воды соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-001, СанПиН2.1.4.1116-02 и ТИ 10-5031536-73-10. Также наблюдается резкое уменьшение минерализации бутилированной воды по сравнению с исходной при технологической подготовке, что приводит к удалению из воды кроме естественных загрязнителей и важных для здоровья компонентов (кальция, фтора).

Также при использовании подземных вод с целью промышленного розлива, необходимо учитывать вышеприведённые концентрации нормируемых компонентов превышающих ПДК, с связи с этим необходимо разрабатывать новые методы очистки вод от различных загрязнителей, не ухудшая их качество.

Далее в приложении 1 представлены этикетки анализируемых бутилированных вод торговых марок. Из анализа этикетки “Чистая вода 100%” и таблицы 4.1, можно сделать вывод о том, что показатели в основном соответствуют, кроме такого показателя как кальций. На этикетке предъявлено содержание этого элемента равное от 2 до 20 мг/дм³, а в лицензионном деле, частично представленном в таблице 4.1, этот показатель намного отличается и равен от 0.80 до 0.73 мг/дм³.

Из представленного на этикетке “Васильевский родник” и данных лицензионного дела можно сделать следующий вывод - показатели соответсввуют, но нельзя не отметить то, что на этикетке крайне недостаточно информации о химическом составе данной марки бутилированной воды.

Анализ этикетки и данных, представленных в лицензионном деле бутилированной воды “Никольская”, показал существенные отличия. Содержание кальция в лицензионном деле составляет 2,0 мг/дм³, на этикетке представлено - 70 мг/дм³, то есть действительное содержание кальция в 35 раз меньше заявленного. Также содержание фтора на этикетке представлено 1,5 мг/дм³, в лицензионном деле же этот показатель равен менее 0,02 мг/дм³. Далее весьма неопределённая ситуация с заявленным на этикетке содержанием йодид-иона, которого не упоминается в лицензионном деле и более того ПДК йодид-иона составляет 0,125 мг/дм³, на этикетке содержание данного элемента равно 125 мг/дм³, что в 1000 раз превышает допустимую норму и является недопустимой дозой для человека, следовательно, вероятнее всего, на этикетке грубая опечатка.

Данные торговых марок бутилированных вод “Кремлёвская”, соответствует, как на этикетке, так и заявленным показателям в лицензии.

Анализ этикетки торговых марок “Александровская” и “Вологодская” показал, что показатели по кальцию соответствуют с лицензионным делом, но нет данных на этикетке по такому важному элементу, как фтор.

На этикетке торговой марки “Серебряная Роса” заявлено содержание фтора от 0,7 до 1,0, в таблице 4.1 содержание этого элемента составляет 0,4. Ошибка не существенная, но свидетельствующая о несоответствии данных.



4.5 Перспективы использования подземных вод для бутылочного розлива

На данный момент рынок питьевой бутилированной воды является одним из самых быстрорастущих потребительских рынков в России. Эксперты констатируют, что снижение качества водопроводной воды является одним из основных факторов роста потребления бутилированной питьевой воды. Потребление питьевой бутилированной воды в России в несколько раз меньше, чем в развитых странах, где показатель превышает 100 литров в год на душу населения. В России же этот показатель составляет 40,3 литра в год.

Почти каждый административный район Вологодской области использует подземные воды как основной источник водоснабжения, исключение составляют крупные города области (Вологда, Череповец, Сокол), которые для водоснабжения используют в основном поверхностные воды. По условиям обеспеченности питьевыми пресными подземными водами территория области неоднородна: западная часть области сосредотачивает в себе 73 % всех запасов подземных вод, центральная и восточная часть области обеспечена слабо - 27 %.

На потребление упакованной питьевой и минеральной воды, безусловно, оказывают влияние различные факторы: ситуация на рынке оптовой и розничной торговли, интенсивность продвижения отдельных марок упакованной минеральной и питьевой воды в розничной сети, качество водопроводной воды, уровень доходов населения, сезонность и климатические условиями конкретного года. Об увеличивающейся роли питьевых подземных вод для осуществления питьевого водоснабжения свидетельствует рост добычи подземных вод для целей промышленного розлива, который в настоящее время осуществляется в Вологодской области. Практически ежегодно в эксплуатацию вводятся новые линии промышленного бутылочного розлива подземных вод.

На рынке упакованной минеральной и питьевой воды Вологодской области отмечаются следующие тенденции: рост числа активных потребителей, опережающий темпы роста рынка в целом; увеличение числа марок, присутствующих на рынке, в том числе и выпускаемых местными производителями; расширение линеек продуктов; усиление конкуренции в сегментах упакованной питьевой воды в 5-литровых бутылках; увеличение конкуренции в сфере услуг по доставке воды в многооборотной таре большой емкости.

Таким образом, в Вологодской области рынок бутилированной воды довольно мал, следовательно, бутилирование воды, как бизнес, имеет очень большие перспективы. По статистическим данным с каждым годом отмечается увеличение потребления данного продукта на 15 - 17 % в среднем. Так как качество водопроводной воды постоянно ухудшается, то можно прогнозировать увеличение показателя потребления бутилированной воды.

Прогнозные эксплуатационные запасы по области значительно превосходят потребности по области, что свидетельствует об обеспеченности питьевыми подземными водами и увеличивает перспективы размещения линий розлива в Вологодской области.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обширная территория области охватывает различные формы рельефа, различные гидрологические особенности, которые как и другие факторы влияют на течение разнообразных процессов, которые вызывают изменения минерализации и химического состава вод.

Содержание таких компонентов как медь, цинк, марганец, мышьяк, ртуть, свинец, стронций, хром, алюминий, молибден, никель, кадмий, а также удельная суммарная бета-активность и альфа-активность в извлекаемых подземных водах питьевого назначения в целом по области соответствуют требованиям. Превышения над санитарно-гигиеническими нормативами установлены повсеместно для железа и фтора, бора и бария в отдельных районах Вологодской области. Несоответствия нормам обусловлены многими факторами, в том числе природными, сезонными и техногенными. Наиболее значительное и устойчивое техногенное воздействие на все природные среды на территории области наблюдается в границах Череповецкого промышленного узла.

На предприятиях для розлива вода проходит тщательную подготовку, которая включает в себя грубую очистку при помощи фильтров от взвешенных частиц и примесей, и тонкую очистку. Водоподготовка по химическому составу воды осуществляется при помощи обратноосмотической установки. Бактериологическая очистка воды производится путём обработки системой ультрафильтрационных установок. Только после водоподготовки воду можно использовать в производственно-питьевых назначениях. После прохождения системы водоочистки, исследуемые подземные воды соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-001, СанПиН2.1.4.1116-02 и ТИ 10-5031536-73-10. Но одновременно, наблюдается резкое уменьшение минерализации бутилированной воды по сравнению с исходной при технологической подготовке, что приводит к удалению из воды кроме естественных загрязнителей и важных для здоровья компонентов (кальция, фтора и других).

Также значительный ресурсный потенциал, близость к потребителю, стабильное качество и количество, достаточно высокая защищённость от техногенного загрязнения ставят подземные воды в приоритетное положение при организации питьевого водоснабжения.

В качестве рекомендаций производству и науке предлагается сделать доступным при водоподготовке перед розливом проходить системы кондиционирования воды. Проблема пониженных содержаний солей и других нужных организму человека веществ, решается добавлением их в воду. Кондиционирование питьевой воды - это не только очищение и доведения концентрации всех химических веществ до необходимой нормы, это стабилизация самой жидкости. К примеру, низкая концентрация фтора - явление обычное, особенно после очистки. Чтобы повысить этот показатель, необходимо пропустить водный поток через известковые минералы. Необходимо разрабатывать новые методы очистки вод, не ухудшая их качество.

Также в России необходимо ввести закон, который бы повышал взимание платы за сбросы. Вырученные средства должны направляться на разработку и сооружение новых экологических технологий. За наименьшие выбросы плату нужно снижать, это будет служить мотивацией к сохранению здоровой экологической обстановки. Рациональное потребление воды, охрана от загрязнений -- главные задачи человечества. В промышленных масштабах необходимо усовершенствовать технологии по очистке сточных вод.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шиян, Л. Н. Свойства и химия воды. Водоподготовка: учебное пособие / Л. Н. Шиян. - Томск: ТПУ, 2004, - 72 с.

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

3. Колтунов, С. В., Гриценко, А. Г. Гидрогеология/ С. В. Колтунов, А. Г. Гриценко // СГГА - Новосибирск, 2003. - 54 с.

4. Гледко, Ю.А. Гидрогеология: учебное пособие / Ю.А. Гледко. - Минск: Высшая школа, 2012. - 448с.

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

6. Валяшко, М.Г. Геохимический закономерности формирования месторождений калийных солей: монография / М.Г. Валяшко. - Москва: Ленинские горы, 1962. - 234 с.

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

8. Шварцев, С.А. Гидрогеохимия зоны гипергенеза: учебник для вузов / С.А. Шварцев. - Москва: Недра, 1978. - 287 с.

9. Никаноров, A.M. Гидрохимия: учебник / А.М. Никаноров. - Москва: Недра. - 1970.-200с.

10. Муниципалитеты [Электронный ресурс]: Официальный портал Правительства Вологодской области. - Режим доступа: http://vologdaoblast.ru/munici-palitety/

11. Вологодская область: Административно-территориальное устройство на 1 января 2000 г.: Официальный справочник / Администрация Вологодской области - Вологда: Арника, 2001. - 296 с.

12. Карта Вологодской области по районам [Электронный ресурс]: Картоман. - Режим доступа: http://kartoman.ru/karta-vologodskoj-oblasti-po-rajonam/

13. Природное районирование Вологодской области для целей сельского хозяйства / под ред. Л.К. Давыдовой. - Вологда: Вологодское отделение Северо-Западного книжного издательства, 1970. - 258 с.

14. Вологодская область [Электронный ресурс]: Энциклопедия. - Режим доступа: http://knowledge.su/v/vologodskaya-oblast

15. Природа Вологодской области: сборник статей / под ред. Ю.Д. Дмитриевского, В.М. Малкова. - Вологда: Областная книжная редакция, 1957. - 327с.

16. Антипов, Н.П. Климат Вологодской области: в Т.15 естественно-географический: ученые записки / Н.П. Антипов. - Вологда: Вологодский Государственный Педагогический Институт имени В.М. Молотова “Красный Север”, 1954. - 517 с.

17. Доклад о состоянии и охране окружающей среды вологодской области в 2015 году / Правительство Вологодской области, Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области. - Вологда: Сад-огород, 2016. - 232 с.

18. Воробьев, Г.А. Природа Вологодской области / Г.А. Воробьев, Ю.Н. Белова - Вологда: Вологжанин, 2007. - 434 с.

19. Авдошенко, А.К. Сезонная ритмика природы города Вологды / А.К. Авдошенко. - Вологда: ВГПУ, 1980. - 84 с.

20. Посохов, Е. В. Общая гидрогеохимия / Е. В. Посохов. - Л.: Недра, 1975. - 208 с.

21. Филенко, Р. А. Воды Вологодской области / Р.А. Филенко. - Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1966. - 132 с.

22. . Рихтер, Г.Д. Север Европейской части СССР / Г.Д. Рихтер, А.Г. Чикишев. - Москва: Мысль, 1966. - 236с.

23. Комиссаров, В.В. Почвы Вологодской области / учеб.пособие / В.В. Комиссаров. - Вологда: ВГПИ, 1987. - 76 с.

24. Авдошенко, Н.Д. Геологическая история и геологическое строение Вологодской области: учебное пособие / Н.Д. Авдошенко, А.И. Труфанов - Вологда: ВГПИ, 1989. - 72 с.

25. Алексеев, А.В. О разломной тектонике Вологодской области. Геология и минеральные ресурсы Вологодской области / А. В. Алексеев, Д.Ф. Семенов, А.И. Труфанов. - Вологда: Русь, 2000. - 67 с.

26. Труфанов, А.И. Геология, инженерная геология и гидрогеология: методические указания к проведению учебной практики / А.И. Труфанов, А.С. Новосёлов. - Вологда: ВоГТУ, 2010. - 32с.

27. Природа Вологодской области, Главный редактор Г.А. Воробьев: Вологда “Издательский дом Вологжанин”, 2007. - 440 с.

28. Семёнов, Д.В. Геология Вологодской области / Д.Ф. Семёнов, А.А. Трошичев. - Вологда: ВГПУ, 2014. - 122с.

29. Труфанов, А.И. Подземные воды города Вологды и формирование их состава / А.И. Труфанов // Лебедевские чтения: к столетию со дня рождения В.В. Лебедева: [сб. науч. тр.] / [ред.: А.И. Труфанов, Е.А. Скупинова]. - Вологда: Русь, 1994. - С. 59-69

30. Отчет о состоянии подземных вод на территории вологодской области за 2014-2015 гг. [Текст, текстовые приложения] / Отв. исполнитель М. А. Вьюгинова. - Геологический фонд Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области. - Вологда, 2015. - 153 с.

31. Водоснабжение и водоотведение. [Электронный ресурс]: Вивком. - Режим доступа: http://vivkom.ru/equipments/vodopo-dgotovka-dlya-rozliva-vody/



ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(обязательное)

Этикетки исследуемых торговых марок бутилированной воды, выпускаемой предприятиями Вологодской области

а) Этикетка торговой марки “Чистая вода 100%”

б) Этикетка торговой марки “Кремлёвская”



в) Этикетка торговой марки “Вологодская”

г) Этикетка торговой марки “Александровская”

д) Этикетка торговой марки “Серебряная Роса”



е) Этикетка торговой марки “Васильевский родник”

ж) Этикетка торговой марки “Никольская”



ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(обязательное)

артограмма распределения частоты встречаемости повышенных содержаний железа (С_Fe 0.3 мг/л) в пресных подземных водах по административным районам Вологодской области



ПРИЛОЖЕНИЕ 3

(обязательное)

Картограмма распределения частоты встречаемости пониженных содержаний фтора (С_F 0,5 мг/л) в пресных подземных водах по административным районам Вологодской области

Размещено на Allbest.ru

...