Материал: Общая гидрогеология Кирюхин В.А..docx101

техногенные системы и объекты и их воздействие на при­родную среду;

техногенные изменения геологической среды, которые вы­зывает техногенная нагрузка.

Прежде всего, на карте показывают гидрогеологические, геохимические, геодинамические изменения среды. Специфика эко- лого-гидрогеологического картирования заключается не только в

изучении техногенного воздействия, но также и наблюдениях за ландшафтом, растительностью, почвой, поверхностным стоком, климатическими факторами и др.

Мониторинг. Государственный мониторинг геологической среды (см. раздел 9.5) ведется в настоящее время более, чем в 60 геологических центрах. Исходную информацию для него получают с помощью режимных наблюдений, проводящихся на специальных полигонах и опорной режимной сети, включающей в себя тысячи наблюдательных скважин, источников и других водопунктов. Мони­торинг подземной гидросферы позволяет решать задачи контроля за состоянием подземных вод, охраны их от загрязнения и истощения, ведения государственного водного кадастра, изучения экзогенных геологических процессов. Мониторинг подземных вод должен обес­печивать изучение естественного режима подземных вод и его из­менения под воздействием техногенных факторов. Он может также дополняться наблюдениями за криогенными процессами, эндогео- динамическими явлениями (землетрясениями), состоянием пород (литомониторинг) и др.

Моделирование и прогнозирование процессов. Моделиро­вание гидрогеологических процессов (см. гл.9) широко используется для решения экологических задач, в частности, для контроля и про­гноза качества подземных вод, количественной оценки возможных изменений режима подземных вод (уровенного, температурного, химического состава, водопритоков и др.). По результатам прове­денных расчетов и прогнозов возможен обоснованный выбор меро­приятий по защите подземных вод от истощения и загрязнения.

В последние годы все чаще говорят, и не без оснований, что на нашей планете все меньше остается естественной природы и все больше становится окружающей среды. Поэтому решение эколого­гидрогеологических проблем ближайшего будущего следует искать, прежде всего, в сфере изучения состояния и перспектив развития процессов антропогенного происхождения. Очень важно правильно определить, как будет меняться климат планеты, как будут прояв­ляться климатические циклы, как это скажется на круговороте воды вообще и в отдельных регионах, в какую сторону будет меняться водный баланс.

За последние 100 лет во многих регионах нашей страны на- блюдались весьма существенные колебания климатических характе- ристик [41]: количества выпадающих осадков, испарения и испаряе- мости, температуры воздуха. Все это в той или иной мере сказыва- лось на условиях формирования подземных вод. Согласно прогнозу специалистов, климатические флуктуации будут только усиливать- ся, что приведет к возникновению экологических последствий раз- личного масштаба. Существенный вклад в эти «последствия» могут внести подземные воды, если не остановить загрязнение атмосферы и окружающей среды.

Показатели хозяйственной деятельности человека часто со- поставимы, а иногда и превышают результаты естественных при- родных процессов. В прошлом веке среднегодовая температура воз- духа атмосферы увеличилась на 0,4 °С, в нынешнем столетии такое увеличение температуры воздуха может происходить каждые 10 лет. Чтобы этого не произошло, каждая страна должна ввести ограниче- ния выбросов углекислого газа, как это предписывают Киотские со- глашения.

В последние десятилетия в атмосферу выбрасывается до 200 млн т пылеватых частиц, в том числе частиц, содержащих медь, цинк, свинец. Внушительны и другие данные, характеризующие вмешательство человека в природную среду, т/год:

Вносимые удобрения

Мусороотходы

Добыча полезных ископаемых

Добыча и переработка горных пород (поло

вина уходит в отвалы)

Добавим к этому 55 • 10¹¹ м³/год промышленно-бытовых и сточных вод и до 10⁹ м³/год газовых выбросов.

Масштабы промышленного производства все время растут. Этого избежать невозможно, но при усилении техногенной нагрузки на природную среду, у человечества остается только одна альтерна­тива выживания - рациональное и безопасное природопользование.

Подземные воды являются одним из важнейших компонентов при­родопользования, поэтому их охрана от истощения и загрязнения является важнейшей и, можно сказать, жизнеопределяющей для че­ловечества. По заключению В.И. Вернадского [6], если равномерно распределить по поверхности Земли пресную и соленую воды, то первые образуют слой мощностью 2 м, а вторые - 1750 м. Это пока­зывает, насколько хрупка и тонка пленка пресных вод на нашей планете, как легко ее разрушить или сделать непригодной для суще­ствования живого. В 1985 г. ЮНЕСКО провозгласило, что пресные подземные воды являются последним резервом человечества. При всей категоричности этой оценки следует признать, что в подземных резервуарах легче сохранить и защитить пресные воды. Это одна из главных задач, которую должна решать экологическая гидрогеология.

Задание для самопроверки

1. С каких позиций может оцениваться экологическая роль подземных вод?

2. Что является объектом и предметом экологической гид­рогеологии?

Что является объектом и предметом исследований эколо­гической геологии?

Какие виды загрязнения подземных вод вы знаете?

За счет каких компонентов пресные воды становятся соле­ными при движении по пласту и с глубиной?

Как с глубиной изменяются показатели Eh, pH и по каким причинам?

Какие нормируемые компоненты образуют аномально вы­сокие концентрации в бескислородных и бессульфидных водах гу- мидных областей?

Проявление какого нормируемого компонента в аномаль­ных количествах характерно для кислородных вод?

Какие геохимические условия необходимы для появления в подземных водах фтора и стронция в аномальных количествах?

Что такое биогидрогеохимическая провинция?

11. В чем состоят различия инертного и активного гидрогео­химического загрязнения?

12. Какие пять типов загрязнения подземных вод выделил

С.Р. Крайнов?

13. Какие причины вызывают нефтяное загрязнение под­земных вод?

14. В каких состояниях может находиться нефтяное загряз­нение подземных вод?

15. Каковы примерно пределы растворимости нефти, бензи­на, керосина в подземных водах?

16. Какие доли в нефти составляют углеводородные и неуг­леводородные соединения?

17. В каких условиях могут возникать техногенные месторо­ждения нефти и нефтепродуктов?

18. Что такое миграция первого и второго рода, наблюдаемая у радиоактивных веществ?

19. Какие типы радиоактивных вод выделяются по содержа­нию естественных радионуклидов?

20. От какого ЕРН человек в течение жизни получает наи­большее радиоактивное облучение?

21. Как изменяется радононосность подземных вод вверх по разрезу в окрестностях Санкт-Петербурга?

22. Каков в настоящее время уровень радиоактивного загряз­нения, произошедшего в 50-60 гг. прошлого столетия?

23. Какие виды радиоактивного загрязнения могут возникать при штатном режиме работы АЭС?

24. Какие радионуклиды (назовите наиболее важные) опре­делили радиоактивное заражение местности после аварии на Черно­быльской АЭС?

25. Охарактеризуйте пути движения радионуклидов после аварии на Чернобыльской АЭС.

26. Каковы размеры и масса бактерий?

27. Какими показателями характеризуются микробные за­грязнения по СанПИНу-2001?

28. Какие последствия может иметь тепловое загрязнение подземных вод?

29. Когда происходит сработка емкостных запасов под­земных вод?

30. Какими способами производится искусственное воспол­нение ресурсов подземных вод?

Что такое геопатогенные зоны и какое участие в них при­нимают подземные воды?

Как объяснить возможность психобиохимической реак­ции человеческого организма после гидрогеотермальной и сейсми­ческой активности недр?

33 . Как образуется наведенная сейсмичность?

34. Какие виды исследований относятся к специальным эко- лого-гидрогеологическим?

35. Из каких блоков состоит эколого-гидрогеологическая карта масштаба 1:200 ООО?

36. Какие задачи решает мониторинг подземных вод?

37. Приведите примеры изменения климата и возможного влияния его на баланс подземных вод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время гидрогеология переживает сложный пе­риод своего развития. С одной стороны, возникает много новых на­правлений и ответвлений. Активно развивается экологическая гид­рогеология, гидрогеология дна Мирового океана, исследования роли воды в геологических процессах, гидрогеология рифтов и вулкано- генов, ландшафтная гидрогеология, изотопия воды, радиогидрогео­логия, биогидрогеохимия, технология добычи и улучшения качества воды. Поскольку вода «всюдна», как говорил В.И. Вернадский, то изучается ее поведение и на других планетах, и в космосе, и во всех ее проявлениях на Земле.

Одной из наиболее важных задач, которые в настоящее вре­мя стоят перед гидрогеологией, является обоснование рационально­го использования водных ресурсов и управление качеством воды питьевого назначения. К анализу этой проблематики широко при­влекаются моделирование гидрогеологических процессов и прогноз изменения режима подземных вод на эксплуатируемых объектах. Для практической оценки условий эксплуатации подземных вод не­обходимо решать, по крайней мере, три задачи:

• оценка гидрогеологических условий;

выбор технологии вскрытия, опробования, эксплуатации и улучшения качества воды;

экономическая экспертиза принятых решений.

Решение этих задач часто нуждается в юридической право­вой поддержке. В связи с тем, что земля нередко находится в част­ном владении, необходимо согласовывать места заложения эксплуа­тационных скважин, водопунктов для режимных наблюдений, гра­ницы зон санитарной охраны и др. Капитализация социально- экономических отношений в нашем обществе, проникновение рынка в сферу водопользования и гидрогеологических услуг заметно ос­ложнило проектирование и проведение гидрогеологических иссле­дований. Все это повышает ответственность гидрогеолога за полу­чаемые результаты, их качество и возможные последствия, положи­тельные и негативные.

Гидрогеология испытывает влияние двух разнонаправлен­ных процессов, ведущих, с одной стороны, к ее интеграции с други­ми смежными науками, а с другой стороны, к дифференциации ее на

все более узкие сферы исследований (геохимические, микробиоло­гические, изотопные и др.)- Положительная роль более детальных исследований очевидна, поскольку они способствуют проникнове­нию в глубокие тайны природы.

Вместе с тем нельзя допускать потери представления о це­лостности объекта исследования, забывать об единстве природных вод - важнейшем тезисе В.И. Вернадского. Изучая гидрогеологию, необходимо не только знать, что такое подземные воды, но и учи­тывать, что гидросфера Земли тесно связана с другими ее оболоч­ками (лито-, атмо- и биосферой), изучать, в чем и как проявляется эта взаимосвязь, какие геологические законы управляют этими процессами.

Гидросфера Земли как геологическая система - одна из обо­лочек Земли, возникшая, существующая, функционирующая, раз­вивающаяся вместе с Землей, находящаяся под влиянием космоге- нических и планетарных сил, а также в сфере человеческой дея­тельности. Ноосфера в наши дни настолько активно проявляет се­бя, что последствия от ее воздействия на подземные воды могут привести к принципиальным изменениям в структуре подземной гидросферы, к перестройке водного баланса планеты, ее геохими­ческих и тепловых полей.

Как было показано ранее, практическая деятельность гидро­геолога весьма разнообразна. В нее входят выявление, изучение и оценка ресурсов подземных вод различного назначения (водоснаб­жение, химическое сырье, лечебное и теплоэнергетическое), прове­дение инженерных изысканий для целей строительства, разработки полезных ископаемых, ирригации, охрана подземных вод от загряз­нения, гидрогеохимические поиски, изучение экзогенных геологи­ческих процессов. Участие в разного рода гидрогеологических ис­следованиях, съемке, поисках, опробовании подземных вод, режим­ных наблюдениях, мониторинге, опытно-фильтрационных, опытно­миграционных и гидрогеофизических работах, лабораторных анали­зах и экспериментах - вот далеко не полный перечень того, чем придется заниматься специалисту-гидрогеологу. Он также должен заниматься сбором и обработкой разнообразной гидрогеологической информации, изучением и количественной оценкой термодинамиче­

ских, физико-химических, фильтрационных процессов, моделирова­нием массо- и теплопереноса, прогнозированием гидрогеологиче­ского режима, проведением палеогидрогеологического анализа. Все это требует больших знаний не только в области гидрогеологии, но и в смежных геологических дисциплинах, а также в таких науках, как математика, физика и химия.

Изучением курса «Общая гидрогеология» начинается восхо­ждение по ступенькам гидрогеологических знаний. Оно будет про­должено в специальных дисциплинах (динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиски и разведка подземных вод, региональная гидрогеология и др.). Получение теоретических знаний должно со­провождаться накоплением практического опыта работы на гидро­геологических объектах. Сначала это будут учебные полигоны, за­тем производственные практики, а после окончания вуза производ­ственные работы. Опыт и навыки гидрогеологических исследований обязательно придут, если серьезно и вдумчиво относиться к своей профессиональной деятельности. Курс «Общая гидрогеология» за­кладывает фундамент гидрогеологических знаний. Очень хотелось бы, чтобы этот фундамент для будущих специалистов-гидрогео- логов оказался прочным и надежным.

Как указывалось в разделе 1.3, каждый учебник имеет спе­цифическую направленность в соответствии с уровнем развития гидрогеологии и взглядами автора. Цель предложенного учебника - заложить фундамент объемного гидросферного мышления, показать, что понимание гидрогеологии возможно только на прочной геоло­гической базе и что изучение роли экологического фона является обязательным при проведении гидрогеологических исследований. Эти подходы стали ведущими в современной гидрогеологической науке. Автор желает начинающим гидрогеологам осознать полез­ность этих подходов и подготовиться к успешной творческой дея­тельности в сфере практической реализации полученных знаний.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Беляев А.М. Радиоэкология [ А.М.Беляев, Г.А.Иванюкевич, В.В.Куриленко, И.М.Хайкович. СПб: Изд-во СПбГУ, 2003.

Биндеман Н.Н. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод. М.: Геолтехиздат, 1963.

Боревский Б. Я Оценка запасов подземных вод: Учебник / Б.В.Боревский,

Н.И.Дробноход, Л.С.Язвин. Киев: Высшая школа, 1989.

5. Вартанян Г.С. О глобальном гидрогеодеформационном поле / Г.С.Вартанян, Г.В.Куликов // Советская геология. 1983. № 5.

в. Вернадский В.И. История природных вод / Под ред. С.Л.Шварцева, Ф.Т.Яншиной. М.: Наука, 2003.

7. Временные методические рекомендации по гидрохимическому оп­робованию и химико-аналитическим исследованиям подземных вод (приме­нительно к Сан-Пин 2.1.4.1074-01) / Сост.: В.Л.Закутин, Л.В.Боревский. М.: Гидэк, 2002.

8. ГавичИ.К. Сборник задач по общей гидрогеологии / И.К.Гавич,

1. А.Лучшева, С.М.Семенова-Ерофеева. М.: Недра, 1985.

7. Грунтоведение: Учебник / Под ред. В.Т.Трофимова. М.: Изд-во МГУ, Наука, 2005.

8. Гидротермальные сульфидные руды и металлоносные осадки океана / Под ред. И.С.Грамберга. СПб: Недра 1992.

9. Догановский А. М. Гидросфера Земли: Учеб. пособие / А.М.Догановский,

2. Н.Малинин; Под ред. Л.Н.Карлина. СПб: Гидрометеоиздат, 2004.

7. Зверев В. П. Подземные воды земной коры и геологические процессы. М.: Научный мир, 2006.

8. Кирюхин А.В. Моделирование геотермальных процессов: Учеб. посо­бие / А.В.Кирюхин, К.Прюсс; КГПУ. Петропавловск-Камчатский, 2004.

9. Кирюхин В.А. Общая . гидрогеология: Учебник / В.А.Кирюхин,

А.И.Коротков, А.Н.Павлов. Л.: Недра 1988.

7. Кирюхин В.А. Гидрогеохимия: Учебник / В.А.Кирюхин, А.И.Коротков,

3. Л.Шварцев. М.: Недра, 1993.

7. Кирюхин В.А. Проблемы изучения гидрогеологии Земли И Современ­ные проблемы гидрогеологии. 5-е Толстихинские чтения: Мат. науч.-метод. конф. / Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 1996.

8. Классификация эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов под­земных вод / Госкомитет РФ по запасам. М., 1997.

9. Климентов П.П. Методика гидрогеологических исследований / П.П.Кли- ментов, В.М.Кононов. М.: Высшая школа 1978.

10. Кононов В.И. Геохимия термальных областей современного вулканиз­ма. М.: Наука, 1983.

11. Коноплянцев А.А. Естественный режим подземных вод и его закономер­ности / А.А.Коноплянцев, В.С.Ковалевский, С.М.Семенов. М.: Госгеолтехиздат, 1963.

7. Коротков А. И. Гидрогеохимический анализ при региональных геоло­гических и гидрогеологических исследованиях. JI.: Недра, 1983.

8. Крайнов С.Р.

Кулаков В.В. Месторождения пресных подземных вод Приамурья / Отв.ред. В.А.Кирюхин / Ин-т водных и экологических проблем ДВО РАН. Влади­восток, 1990.

Лобковский Л.И. Современные проблемы геотектоники и геодинамики / Л.И.Лобковский, А.М.Никишин, В.Е.Хаин; Под общ. ред. В.Е.Хаина. М.: Науч­ный мир, 2004.

Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физико­механических свойств горных пород: Учеб. пособие. Л.: Недра, 1972.

Львович МИ. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974.

Методические рекомендации по составлению и подготовке к изда­нию Государственной гидрогеологической карты СССР масштаба 1 :200 000 / ВСЕГИНГЕО. М., 1985.

Методические рекомендации по использованию компьютерных техно­логий при построении гидрогеологических карт / Сост.: В.В.Куренной, З.А.Весело- ва и др. / Минприроды РФ. М., 2001.

Мироненко В.А. Проблемы гцдрогеоэкологии / В.АМироненко, В.Г.Румы- нин; Московский горный ун-т. М., 1998. 3 т. 4 кн.

Мироненко В.А. Динамика подземных вод. 3-е изд. / Московский гор­ный ун-т. М., 2001.

Недра России. Т.2. Экология геологической среды / Под ред. И.В.Ме- желовского, А.А.Смыслова; Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб-М., 2002.

Огильеи А.А. Инженерная геофизика. М.: Недра, 1990.

Одесский И.А. Ротационно-пульсаиионная гипотеза и ее реологические последствия. СПб: Понгея, 2004.

Основы гидрогеологии. Общая гидрогеология. / Отв. ред. Е.В Пинне- кер. Новосибирск: Наука, 1980.

Основы гидрогеологии. Методы гидрогеологических исследований / Под ред. Г.С.Вартаняна, Г.В.Куликова и др. Новосибирск: Наука, 1984.

Павлов А.Н. Геологический круговорот воды Земли. Л.: Недра, 1977.

Разведка месторождений минеральных подземных вод / Под ред. Г.С.Вартаняна. М.: Недра, 1990.

Региональный палеогидрогеологический анализ русской платформы / Под ред. Е.А.Баскова / ВСЕГЕИ. СПб, 2001.

Резников А.А. Методы химического анализа природных вод / А.А.Рез- ников, Е П.Муликовская, И.Ю.Соколов. М.: Недра 1970.

Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.1.4.1074-01 / Минздрав РФ. М., 2002.