К.г.н. Переладова Л.В.
Тюменский государственный университет, Росси йская Федерация
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ИСТОЧНИКОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА ТЮМЕНИ
Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире, тем не менее, сегодня 70% вод рек и озер и 30% запасов подземных вод утратили свое значение как источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правильный выбор безопасного источника водоснабжения является важной задачей, решение которой гарантирует получение необходимого количества питьевой воды с учетом роста водопотребления в течение длительного периода. Хозяйственно - питьевое водоснабжение должно исключать прямое или косвенное негативное воздействие воды на здоровье людей. Первостепенное значение при выборе источника водоснабжения имеет качество воды.
Основными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Тюмени являются воды р. Тура и подземные воды Тавдинского и Велижанского месторождений. В основу исследования были положены данные ООО «Тюмень Водоканал» за период с 1989 по 2011 гг.
В ходе исследования было выявлено, что вода р. Тура устойчиво загрязнена на всем протяжении и относится к классу «очень грязная». Как показывает качественный анализ, содержание нефтепродуктов в водах р. Туры повышалось до 1992 г . и составило 30 ПДК, затем началось снижение их концентрации, которое наблюдается по настоящее время. Основным источником поступления нефти и нефтепродуктов в реку являются производственные сточные воды, а также талые снеговые и дождевые воды с территорий населенных пунктов, расположенных по берегам реки. Количество фенолов в водах р. Туры изменяется в пределах 2 – 9 ПДК. Их поступление в реку связано со сточными водами Нижнетагильского завода пластмасс, а также с предприятиями лесохимической промышленности гг. Туринск и Верхотурье Свердловской области. Со стоками металлургических предприятий Свердловской области в р. Туру поступают такие тяжелые металлы, как свинец, олово, кадмий, хром, никель, медь, мышьяк, цинк. В верховьях р. Туры в отдельные годы превышение по цинку составляет 37 ПДК, по меди-26 ПДК, по никелю-22 ПДК. В течение всего исследуемого периода в водах р. Туры наблюдается постоянное присутствие нитритов. В 1997 и 1999 гг. их содержание было экстремально высоким – 200 ПДК. Присутствующие в воде р. Туры нитраты не превышают норму и составляют 0,13 мг/л. Содержание аммонийного азота значительно различается по годам от 1 до 6 ПДК, что свидетельствует о перегрузке водотока органикой. Постоянно присутствуют СПАВ, но их значение ниже ПДК. В водах р. Туры за весь рассматриваемый период содержится много марганца – в экстремальных случаях 70 – 80 ПДК. В период зимней межени многократно отмечаются низкие концентрации в воде растворенного кислорода, что может быть вызвано накоплением в донных отложениях продуктов сплава древесины на участке от г. Верхотурье до г. Тюмени. Показатель бактериологической чистоты воды, коли-индекс, превышает ПДК в экстремальных случаях в 70 раз.
Таким образом, экологическое состояние вод р. Туры является критическим. Очистка речной воды требует применения дефицитных дорогостоящих химических реагентов. В настоящее время в качестве основных реагентов ООО «Тюмень Водоканал» использует сульфат алюминия и оксихлориды алюминия (ОХА) для глубокой очистки воды по химическим и биологическим показателям; полиакриламид для осветления, ускорения образования хлопьев и осаждения взвешенных частиц; перманганат калия для ускорения процессов окисления органики; кальционированную соду для подщелачивания воды; жидкий хлор для обеззараживания; кварцевый песок и активированный уголь в качестве фильтрующих материалов. Используемая двухступенчатая технология позволяет очищать воду от взвешенных веществ, части нефтепродуктов, бактериальных загрязнений. Активированный уголь задерживает СПАВ и фенолы. Тем не менее, в процессе очистки образуются такие вещества, которые отсутствуют в исходной воде – диоксины (при хлорировании) и остаточный алюминий (при применении повышенных доз коагулянта в случае ухудшения качества речной воды). Замена же хлора на озон не снимает проблему загрязнения воды в процессе ее очистки, так как образуются токсичные озониды. Существенной проблемой качества питьевой воды является ее вторичное загрязнение (обогащение железом, ухудшение органолептических свойств и т.п.) в изношенной системе водоснабжения г. Тюмени. К тому же, речным водам свойственны сезонные колебания расхода и качества, что еще более усложняет водоподготовку.
Второй источник питьевого водоснабжения г. Тюмени – Велижанский водозабор, который включает три эксплуатационных участка Велижанской группы месторождений подземных вод (Северо-Карагандинское, Западно-Карагандинское, Восточно-Карагандинское) и Тавдинское месторождение подземных вод, находящиеся в 20–55км. к северу от Тюмени. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения используется нижняя часть эоцен-неогенового комплекса, кровля которого залегает на глубинах от 33 – 35 до 50 – 70 м. Мощность продуктивного пласта составляет в среднем 20 – 30 м. Воды нижней части комплекса напорные, величина напоров изменяется от 3,2 до 73,0 м . Дебиты скважин составляют от 400 до 1500 – 1700 куб.м/сут на Велижанской группе месторождений, а на Тавдинском достигают 3150 куб.м/сут. Утвержденные эксплуатационные запасы подземных вод Велижанского водозабора оцениваются в 143,7 тыс. куб.м/сут., а по данным математического моделирования ВСЕГИНГЕО эта величина достигает 220 тыс. куб.м./сут. Этого достаточно для удовлетворения потребностей в воде г. Тюмени на 50 – 60%.
На Велижанском и Тавдинском месторождениях формируются пресные гидрокарбонатные кальциевые, реже магниевые и натриевые подземные воды с минерализацией 144 – 776 мг/л. Содержание основных химических компонентов не превышает нормативных значений, за исключением общего железа до 2,0 – 3,5 мг/л, марганца до 0,15 – 0,25 мг/л, аммонийного азота до 2,5 – 5,0 мг/л.
Благоприятная геохимическая среда для накопления аммонийного азота обусловлена закономерным, в общей вертикальной гидрогеохимической зональности, уменьшением окислительно-восстановительного потенциала подземных вод. Накопление закисного железа связано с формированием бескислородной обстановки в условиях изоляции водоносного горизонта болотными и глинистыми отложениями от контакта с атмосферой. Значительная часть закисного железа поступает путем инфильтрации болотных вод и из железосодержащих минералов. В незначительных количествах в водах присутствуют мышьяк, цинк, фтор. Концентрация урана, радия, радона, стронция и цезия ниже фоновых значений по региону. Содержание фтора и йода значительно ниже нормы. Нефтепродукты и фенолы встречаются в подземных водах лишь в единичных пробах в количестве 0,001 – 0,0017 мг/л. Периодическое загрязнение фенолами является, в некоторой степени, естественным процессом, так как их источником служат фульво- и гуминовые кислоты, практически повсеместно присутствующие в подземных водах.
Подземные воды, в отличие от поверхностных не требуют сложной очистки. Обезжелезивание подземных вод осуществляется с помощью аэрации с последующей фильтрацией через кварцевый песок. Одновременно с очисткой воды от железа в ней незначительно снижается содержание марганца и улучшаются физические свойства такие, как мутность, цветность и окисляемость, без дополнительных затрат на эти цели.
Итак, использование подземных вод Велижанского водозабора в качестве основного источника водоснабжения г. Тюмени наиболее целесообразно, так как они характеризуются постоянством химического состава и высокой санитарной надежностью, а повышенные концентрации железа и марганца не являются препятствием к их использованию. Главным преимуществом подземных вод является их высокая природная защищенность от загрязнений за счет того, что они перекрыты водонепроницаемыми породами. Это позволяет довести затраты на водоподготовку до минимума.