Полная версия

Главная arrow География arrow Гидрогеоэкология городов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Гидрогеохимические условия грунтового водоносного горизонта

В характеристику гидрогеохимических условий грунтового водоносного горизонта преимущественно положены данные химических анализов вод конца прошлого столетия.

В результате гидрохимического классифицирования грунтовые воды разделены на группы:

1 — с минерализацией до 0,4 г/дм3 преимущественно

HC03CaMgNa состава;

  • 2 — 0,4-0,5 г/дм3 HC03nS04nClCaMgNa состава;
  • 3 — 0,5-1,0 г/дм3 HC03S04nClCaNaMg состава;
  • 4 — 1,0-2,0 г/дм3 S04HC03C1 (HC03S04nCl) CaNanMg состава;
  • 5 - >2: 2,0-5,0 HC03ClNa; 5,0-8,0 ClHC03Na; >8,0 CINa составов
  • (рис. 3.1).

№ по графику

1

2

3

4

Диапазон минерализации, г/дм3

<0,3

0,3-0,5

0,5-1,0

>1,0

Название воды

HC03CaMgNa

HC0304(nCI)CaMgNa

HC03S04nCICaMgNa

S04HC03CICaNanMg

Рис. 3.1. Классификационная диаграмма состава грунтовых вод (А — для естественных условий (---); Б — для условий загрязнений (-))

Величины минерализации грунтовых вод пятой группы в отдельных пунктах достигают десятков (~50) г/дм3.

Компонентный состав указанных групп охарактеризован для диапазонов минерализации, установленных при классифицировании (рис. 3.2).

Схематическая гидрогеохимическая карта грунтового водоносного горизонта территории г. Москвы

Рис. 3.2. Схематическая гидрогеохимическая карта грунтового водоносного горизонта территории г. Москвы

Распределение компонентов в грунтовых водах территории г. Москвы

подчиняется следующим закономерностям (см. рис. 3.1, 3.2):

  • • с повышением минерализации вод в них возрастает концентрация сульфатов, хлоридов и уменьшается концентрация гидрокарбонатов; коэффициент корреляции при этом повышен со всеми тремя анионами (табл. 3.7);
  • • по мере повышения минерализации в водах возрастает содержание натрия и уменьшается — кальция, магния;
  • • при минерализации, превышающей 2,0 г/дм3, состав вод — хло- ридно-гидрокарбонатный (гидрокарбонатно-хлоридный) натриевый;
  • • при достижении минерализации 40—50 г/дм3 — хлоридный натриевый.

Табл и ца 3.7

Коэффициенты корреляции (R) и дисперсия (S) анионов с минерализацией в грунтовых водах г. Москвы

Ион

нс°-

so42-

ci-

R

0,68

0,56

0,48

S

3,4 - 10'5

0,70

4,79

На эти общие изменения компонентного состава вод накладываются точечные изменения, заключающиеся в резком и неравномерном повышении в водах концентрации отдельных компонентов (особенно анионогенных), что приводит к несоответствию их состава осредненному составу, полученному при гидрогеохимическом классифицировании (табл. 3.8).

Формируется «точечная» неоднородность.

Грунтовые воды на территории г. Москвы следует считать загрязненными, свидетельством чего является их питание загрязненными атмосферными осадками, речными, озерными и сточными водами

Табл и ца 3.8

Точечная неоднородность в составе грунтовых вод

Минерализация, г/дм3

До 0,5

0,5-1,0

>1,0

1,0-2,0

2,0-5,0

>5,0

Компонентный

состав

НС03 и HC03nS04nCI CanMgnNa

HC03S04nCI

CanMgnNa

hco3ci

Cl

HC03Na

Cl

Na

HC03ClnS04

HC03CIS04

CaNanMg

hco3ciso4

cihco3so4

so4

HC03nCI

HC03S04nCI

HC03ClnS04

so4ci

HC03

hco3so4ci

ciso4hco3

ciso4

HC03

so4cihco3

многочисленных и разнообразных по составу промышленных объектов и объектов жизнедеятельности человека.

Региональному загрязнению грунтовых вод способствует их питание атмосферными осадками, взаимодействующими в зоне аэрации с загрязненными породами.

Однако довольно широко распространены грунтовые воды с минерализацией до 0,4 г/дм3 HC03CaMgNa состава и от 0,1 до 0,5 г/дм3, в которых повышено содержание S04“ и СГ. Воды первых двух групп, характеризующиеся в целом минерализацией до 0,5 г/дм3, условно нами отнесены к водам околоприродного фона с незначительным загрязнением (табл. 3.9).

Табл и ца 3.9

Концентрации компонентов в грунтовых водах, близкие к естественному (А) и техногенному (Б) формированию

Тип

Минерали-

Концентрация компонентов, мг/дм3

вод

зация, г/дм3

нсо-

SO4-

ci-

Са2+

Мд2+

Na+

A

<0,5

<250

7-50

10-15

50-80

2-20

<10

Б

0,5-1,0

160-300

100-250

<35

50-180

10-60

7-20

>1,0

250-450

300-450

>35

150-250

30-100

10-30

Значительные величины дисперсии, особенно для SO^“ и С1“, являются признаком двоякого (естественного и техногенного) источника поступления этих компонентов в воды. Приближающиеся к следовым величины дисперсии НС03_, возможно, обусловлены сложностями карбонатного равновесия. Высокие значения коэффициентов корреляции НС03_, S042-, Cl- с минерализацией указывают на возрастание многовидового загрязнения вод в направлении фильтрационного потока.

Грунтовые воды следующих трех групп существенно (в разной степени) загрязнены.

Компоненты-загрязнители всех грунтовых вод, включая воды око- лоприродного фона, подобны компонентам-загрязнителям питающих их атмосферных осадков, сточных вод, поверхностных вод и представлены SO^-, СГ, Сорг (в форме HCOj), Na+, Са2+, тяжелыми металлами, УВ (метаном, ароматическими и некоторыми другими).

Пресные грунтовые воды по условиям загрязнения систематизируются на две категории: а) воды регионального и б) локального загрязнения. Среди вод регионального загрязнения выделяются группы вод слабого загрязнения (околоприродного фона) и загрязненные. Первые имеют минерализацию до 0,5 г/дм3; вторые — 0,5—1,0 г/дм3.

Грунтовые воды околоприродного фона существенно отличаются по химическому составу от загрязненных атмосферных осадков повышенной (на первые сотни мг/дм3) минерализацией, преобладанием гидрокарбонатов над сульфатами, пониженным процентом содержания азотных соединений, щелочными свойствами, сменившими кислотные свойства атмосферных осадков, и более восстановительными условиями. Многое из перечисленного объясняется широким развитием в зоне аэрации процессов привноса в атмосферные осадки дополнительных концентраций ряда компонентов из пород и процессами, протекающими в пределах грунтового водоносного комплекса. Главный процесс — углекислотное выщелачивание песчано-глинистых разностей пород и карбонатных вторичных минералов, интенсифицируемый углекислым газом, образующимся при окислении «органики». Довольно широко распространен процесс окисления кислородом и органическими кислотами сульфидов металлов. Формирующаяся при этом серная кислота вызывает процесс сернокислотного выщелачивания терригенных разностей пород и карбонатных минералов вторичного образования (табл. 3.10).

Незначительное содержание хлоридов в грунтовых водах околоприродного фона объясняется практическим отсутствием в породах растворимых хлорсодержащих соединений.

Величины загрязнения грунтовых вод околоприродного фона определялись условно по разности между максимальными и минимальными концентрациями компонентов-загрязнителей.

Для определения величин загрязнения грунтовых вод, формирующихся под влиянием более интенсивного техногенного воздействия, за природный гидрогеохимический фон условно приняты

Та блица 3.10

Соотношение содержания компонентов в грунтовых водах и атмосферных осадках

Среда распространения

рн

ХМ,

мг/дм3

мг/дм3

8

X

so42-

ci-

Са2+

Мд2+

Na+ + К+

Грунтовые

воды

Близкие к природным

>7,0

<500

<200

<7

<10

<80

<20

<20

Загрязненные

>7,0

500-1000

>250

>450

>35

>250

>100

>30

Атмосферные

осадки

Близкие к природным

6,7-7,0

6,1

0,5

3,0

0,5

0,2

0,1

0,9

Загрязненные

региональные

5,7

>15

0,5

5

0,5

0,2

0,01

1

Локальные

<5

157

0,0

88

7

22

0,77

10

>7,0

199

132

20

0,8

29

1,3

4,1

максимальные концентрации компонентов-загрязнителей в водах околоприродного фона.

По данным гистограммы верхнее околофоновое содержание хлоридов в рассматриваемых грунтовых водах составляет 0,4 мг-экв; аномальное — от 0,4 до 1,0 мг-экв/дм3, что определяет загрязнение хлоридами от 14 до 35 мг/дм3. Эти данные достоверны, поскольку величина 0,4 мг-экв/ дм3 близка к концентрациям хлоридов в природных водах лесопарковой зоны Подмосковья, где они на уровне 0,2—0,3 мг-экв/дм3. На классификационной диаграмме эта величина соответствует 2—3 экв.% содержанию хлоридов в грунтовых водах всех групп, включая воды с минерализацией более 1,0 г/дм3, что свидетельствует об устойчивом состоянии фонового содержания хлоридов в грунтовых водах в целом. Величина загрязнения хлоридами грунтовых вод околоприродного фона, вычисленная по разности между максимальной его концентрацией в данных водах (1 мг-экв/дм3) и верхним пределом фона (0,4 мг-экв/дм3), составляет 0,6 мг-экв/дм3 (или 21 мг/дм3).

По данным гистограмм фоновое содержание сульфатов в около- природных грунтовых водах 1 мг-экв/дм3; максимальное аномальное — около 3 мг-экв/дм3. Величина загрязнения сульфатом оставляет около 2 мг-экв/дм3, или около 100 мг/дм3.

На рассматриваемой территории грунтовые воды обогащены органическими соединениями, что в химических анализах вод рассматриваемой группы выражено концентрациями гидрокарбоната, включающими, помимо органического углерода, небольшие концентрации углерода минерального. Углерод как элемент един во всех соединениях, но свойства гидрокарбоната зависят от первоисточника: высокая геохимическая активность, в частности возрастание содержания HCOj, с увеличением его минерализации обусловлена происхождением от органических веществ; в случае минерального происхождения содержание HCOj, вследствие слабой растворимости его соединений, уменьшается.

Содержание в околоприродных грунтовых водах органических веществ определено схематично по концентрации HCOj, которая составляет до 30 экв.% от 100% общей минерализации, т.е. «500 мг/дм3. Из расчета пропорции [НС03_] = 500 • 30 : 100 (мг/дм3) следует, что органических веществ в рассматриваемых грунтовых водах содержится около 150 мг/дм3.

Таким образом, околофоновые концентрации макроанионов-за- грязнителей и натрия в грунтовых водах территории Москвы, мг-экв/дм3: НС03+ — 3,0; S04“ — 1,0; СГ — 0,4; Na+ — 0,4.

Фоновая концентрация гидрокарбонатов в околоприродных грунтовых водах выше, чем сульфатов и хлоридов, что определяется их источниками: первое место гидрокарбонатов — наличием в водах значительных концентраций углекислого газа, интесифицирующего углекислотное выщелачивание пород; второе место сульфатов — наличием в породах сульфидных металлов, которые при окислении способствуют формированию серной кислоты, обеспечивающей сернокислотное выщелачивание пород; третье место хлоридов — практическим отсутствием хорошо растворимых минералов в породах.

Грунтовые воды с минерализацией менее 0,5 г/дм3 имеют на территории г. Москвы широкое распространение: приурочены к обширным водораздельным площадям на юго-западе, востоке, северо- востоке в центральной части города; а на западе, северо-западе воды этой группы тяготеют к нижним частям водоразделов и непосредственно примыкают к долинам рек (см. рис. 3.2).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>