Організація моніторингу забруднення підземних вод

Під моніторингом ПВ слід розуміти цілеспрямовану систему спострежень, на основі якої дається оцінка існуючого стану ПВ і прогноз його змін під впливом антропогенних факторів.

Роботи, які пов’язані з моніторингом забруднення ПВ виконуються виробничими геологічними організаціями Держкомгеології України.

В схемі організації і проведення моніторингу ПВ можна виділить три етапи: 1) підготовчі роботи і створення спеціальної мережі спостережень; 2) організація і проведення систематичних спостережень, аналіз і обробка матеріалів спостережень, створення інформаційної бази; 3) оцінка стану ПВ и прогноз його змін.

Моніторинг ПВ повинен забезпечувати спостереження, оцінку і прогноз їх стану в районах, які не порушені, або слабко порушені господарської діяльністю (фонові ділянки) в регіональному масштабі, в районах інтенсив­ного господарського освоєння (локальні ділянки).

Основа моніторингу ПВ – мережа спостереження, де вивчаються прісні ПВ господарсько-питного призначення, які належать до зони активного водообміну. Особливо ретельному спостереженню належать ҐВ, а також перший від поверхні горизонт напірних ПВ, оскільки вони звичайно в най­більшому ступені зазнають забруднення з поверхні землі. Мережа спостережень повинна бути розміщена у типових природних (геолого-гідрологічних умовах, кліматичних, ландшафтних) і тех­ногенних умовах.

Мережі моніторингу ПВ у залежності від розв'язуваних задач і характеру антропогенного впливу на ПВ доцільно підрозділити на: фонову, регіональну, спеціалізовану (локальну).

Фонова мережа вивчає якість ПВ у природних, непорушених (чи слабко порушених) господарською діяльністю умовах. Фоновий режим ПВ (рівень, температура, хімічний склад) виступає як вихідний рівень, стосовно якого оцінюються антропогенні зміни ПВ. Спостережливі точки фонової мережі повинні розташовуватися на значному видаленні від джерел існуючого і потенційного забруднення: 1) на видаленні не менш 25-30 км від великого (більш 500 тис. жителів) міста; 2) на видаленні не менш 10-15 км від великих промислових підприємств і великих тваринницьких комплексів; 3) у районах, які не зазнають впливу водогосподарчих меліорацій, хімічної обробки сільськогосподарських полів. Фонову мережу моніторингу ПВ доцільно пристосовувати до заповідників, заповідних і охоронних зон.

Регіональна мережа досліджує забруднення ПВ на великих площах (у регіонах), що може бути в значній мірі обумовлено транспортуванням ЗР повітряними масами з наступним (послідуючим) їх випаданням на поверхню землі й інфільтрацією в ПВ. Принципи вибору і розміщення регіональної спостережливої мережі моніторингу ПВ повинні враховувати: природно-гідрогеологічні особливості досліджуваної території; види, масштаби і характер антропогенних впливів; народногосподарську, екологічну і соціальну значимість водного об'єкту. Повинні враховуватися регіональні напрямки вітрів. При створенні мережі моніторингу ПВ варто погоджувати її з мережею моніторингу інших середовищ. Першочергові гідрогеологічні об'єкти спостережень регіональної мережі: ділянки родовищ розвіданих і прогностичних ПВ; перспективні для господарсько-питного водопостачання водоносні горизонти; райони планованого господарського освоєння (магістральні газопроводи, ділянки меліоративних робіт, промислові комплекси й ін.); водні об'єкти поза техногенним впливом, але на межі з ділянкою порушеного режиму ПВ.

Спеціалізована мережа призначена для виявлення забруднення ПВ на локальних ділянках у районах промислових і сільськогосподарських об'єктів, а також на ділянках великих централізованих водозаборів ПВ, де існує небезпека їхнього забруднення. Це пояснюється тим, що виникаюче в районі промоб’єкту на ділянках накопичувачів, шламосховищ забруднення ПВ під впливом джерела і природного руху поширюється по водоносному горизонту, причому швидкість поширення різко зростає при наявності великих водозаборів, при цьому відбувається забруднення водозабору. Тому мережа спостережливих свердловин повинна охоплювати ділянку джерела й область забруднення, а також основний об'єкт охорони - ділянку водозабору прісних ПВ.

Задачами моніторингу ПВ на спеціалізованій мережі свердловин є: 1) систематичні спостереження і своєчасне виявлення забруднення ПВ (особливо на ділянках водозаборів); 2) оцінка масштабів забруднення ПВ і вивчення його розвитку по площі та у часі - швидкість і напрямок поширення і розміри області забруднення ПВ; 3) прогноз поширення забруднених вод у шарі; 4) вивчення міграції ЗР у ПВ; 5) рекомендації з ухвалення заходів по охороні ПВ від забруднення і виснаження.

На дослідно-виробничих полігонах проводять детальні спостереження за забрудненням ПВ, його зв'язком із забрудненням інших природних середовищ, досліджують міграцію ЗР у ПВ.

Мережа спостережливих свердловин розміщується з урахуванням: місця розташування, характеру і розмірів забруднення, конфігурації області забруднення ПВ, будови водоносного горизонту, напрямку природного руху ПВ, швидкості руху забруднених ПВ, місця розташування водозаборів.

Кількість свердловин і їхнє розташування повинне бути “ковзним” у часі, тобто нарощування мережі повинне визначатися характером і швидкістю переміщення забруднених вод. У районах промоб’єктів спостережлива мережа нарощується (збільшується) від джерела забруднення, а в районі водозабору - від межі області забруднених чи некондиційних вод у напрямку до водозабору. Спостережлива мережа повинна включати також фонові свердловини.

Визначення кількості пунктів для регіональних спостережень. З метою визначення необхідного числа пунктів спостережень “ n ” для регіональних оцінок при дотриманні ряду умов можна скористатися формулою, що виражає середню квадратичну погрішність розрахунків середньої концентрації інгредієнта по території () як функцію середньої концентрації цього інгредієнта в окремих точках (с):

, (3.4)

де - середня квадратична погрішність визначення в одному пункті, яка обчислюється за формулою

. (3.5)

Формула (3.4) дозволяє визначити необхідне число пунктів спостережень при заданій погрішності і відомій дисперсії значень концентрації ЗР. Виходячи з числа пунктів, визначається довжина квадрата мережі пунктів регіональних спостережень. Доцільне скривлення квадратів для сполучення їх у просторі з вже існуючими пунктами режимних гідрогеологічних спостережень, гідрометричними створами, пунктами різних підсистем моніторингу.

Категорії пунктів спостереження моніторингу ПВ. Мережа спостережливих свердловин розміщується з урахуванням: місця розташування, характеру і розмірів забруднення, конфігурації області забруднення ПВ, будови водоносного горизонту, напрямку природного руху ПВ, швидкості руху забруднених ПВ, місця розташування водозаборів.

За аналогією з моніторингом поверхневих вод суші в моніторингу ПВ також можна виділити 4 категорії пунктів спостережень: I - дослідно-виробничі полігони; II - пункти спеціалізованої мережі; III - пункти регіональної мережі; IV - пункти фонової мережі.

Розміщення фонової і регіональної мережі визначається переважно природними умовами; спеціалізованої мережі і дослідно-виробничих полігонів - техногенними і природними умовами.

При плануванні відбору ПВ необхідно враховувати потужність водоносного горизонту, його літологію і фільтраційні властивості. При потужності горизонту до 15 м досить обмежитися пробами з верхньої частини горизонту; при потужності до 40 м добір проб - з верхньої і нижньої частин водоносного горизонту; при потужностях понад 50 м випробуванню повинні бути піддані верхня, середня і нижня частини водоносного горизонту.

У залежності від особливостей гідрогеологічних умов району і характеру антропогенного впливу система спостережень моніторингу ПВ може бути побудована по одній свердловині чи кущу свердловин (фонова мережа), створу чи пакету свердловин (фонова, регіональна, спеціалізована мережа), системі створів чи майданній системі свердловин (спеціалізована мережа, дослідно-виробничі полігони). Пунктами спостережень можуть бути не тільки свердловини, але і джерела, колодязі, шахти, водозабори ПВ.

Вивчення забруднення ПВ повинне бути пов'язане з забрудненням ґрунтів, атмосферних опадів і поверхневих вод. Відбір проб опадів (дощ, сніг) доцільно прив'язати до точок відбору проб ґрунтів, а також до окремих спостережливих свердловин. Відбір проб у таких комплексних точках повинен проводитись як до випадання атмосферних опадів (танення снігу), так і після нього. Відбір поверхневих вод - як вище, так і нижче скидання стічних вод у ріку, а також на ділянках, де можливе розвантаження забруднених ПВ у ріку. Відбір ґрунтів (на ділянках сховищ промислових відходів, на промисловому майданчику і за його межами - до 2-3 км) роблять рівномірно, але з частішанням по розі вітрів із глибини 10-15 см і з глибини 0,5-1,0 м два рази у рік: у період найбільшого випадання опадів і в період їхньої відсутності.

Програми спостережень за якістю підземних вод. Важливим питанням ведення моніторингу ПВ є вибір програм. Основними принципами проведення спостережень є їхня цілеспрямованість, систематичність і комплексність. Тому вибір інгредієнтів і показників якості води повинен бути оптимальним, єдиним, загальним, а самі програми моніторингу різних середовищ повинні бути порівнювальні. Оцінку стану ПВ доцільно робити по двох групах показників - загальним і спеціальним, котрі поєднуються в загальну (А) і спеціальну (Б) програми спостережень. Загальна програма підрозділяється на дві програми - А₁, А₂.

Програма А₁ (скорочена) включає узагальнені показники, які легко визначить в польових умовах, а також дистанційно: мінералізацію, електропровідність, pН, температуру, вміст кисню, загальну твердість. Вимагають лабораторного визначення узагальнені показники: перманганатну окислювальність, ХСК, БСК і вміст загального органічного вуглецю, сума важких металів.

Програма А₂ (повна) включає стандартні показники якості води і найбільш розповсюджені показники: pН, Eh, органолептичні показники (смак, кольоровість, запах, мутність, осад), мінералізація, загальна жорсткість, головні іони (Ca²⁺, Na⁺ + K⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-), речовини неорганічного походження (Fe, F, Zn, Mn, Sr), біогенні речовини (NO₂^-, NO^-, NH₃, NH₄⁺), кремнієва кислота, окислювальність перманганатна, загальний органічний вуглець, деякі мікрокомпоненти (Hg, Pb, Cd, As, Cr, Mo, Ni, Cu, Be, V), органічні ЗР (НП, феноли, СПАР, бенз(а)пірен, хлорорганічні пестициди тощо).

Спеціальна програма (Б) включає деякі загальні показники якості ПВ, найбільш розповсюджені і специфічні ЗР: мінералізацію, pН, жорсткість, окислювальність перманганатна, важкі метали (Hg, Pb, Cd, As, Cr), НП, феноли, бенз(а)пірен, хлорорганічні пестициди, характерні для району специфічні ЗР.

Програма А₁ реалізується в пунктах категорій I, програма А₂ - у пунктах усіх категорій, програма Б - у пунктах категорій I-III.

Може бути рекомендована наступна частота спостережень: програма А₂ у пунктах категорії IV - один раз на рік, у пунктах категорії III - один-два рази на рік, у пунктах категорії I і II - два рази на рік; програма Б в пунктах категорії III - два рази на рік, у пунктах II - чотири рази на рік, у пунктах I - чотири-шість разів у рік; програма А₁ у пунктах категорії I - щомісяця. У пунктах I і II частота спостережень по програмах А₁ і Б може зростати в міру наближення до спостережливої свердловини фронту забруднених вод.

Питання для самоконтролю

1. Назвіть техногенні джерела забруднення підземних вод. За якими признаками вони класифікуються?

2. Як визначається кількість пунктів спостереження за забрудненням підземних вод?

3. Які існують програми спостережень за забрудненням підземних вод?

4. Які типи мереж використовуються при спостереженні за станом підземних вод? Як вони можуть бути побудовані?

5. Назвіть частоту спостережень за різними програмами.

Література

[1], [2], [7], [8], [10], [11].

Дата добавления: 2014-01-11