ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Подземные воды - составляющая часть геологической среды
.1 Взаимосвязь подземной гидросферы с окружающей средой
1.2 Влияние окружающей среды на качество подземных вод
Г лава 2. Загрязнение подземных вод суши
2.1 Источники загрязнения подземных вод суши
.2 Последствия загрязнения подземных вод суши
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Загрязнение подземных вод также может быть обусловлено как антропогенными факторами, так и влиянием природных факторов: содержанием в воде повышенных концентраций природного стабильного стронция или железа, загрязнением подземных вод в результате природных катастроф (извержение вулканов, землетрясения и др.). [5]
Наиболее подвержены загрязнению подземные воды, приуроченные к зоне активного водообмена; это преимущественно пресные воды с минерализацией до 1 г/л. Наиболее подвержен загрязнению горизонт грунтовых вод, залегающий первым от поверхности. [8]
Существуют две, в некотором роде предельные, оценки загрязнения подземных вод (ПВ):
нижний предел определяется по фоновым концентрациям химических ингредиентов, содержащихся в ПВ и характеризующих их природный химический состав. В некоторых случаях установить фоновые концентрации по природным показателям невозможно, как это происходит при оценке загрязнения ПВ радионуклидами чернобыльского происхождения, когда за исходный техногенный фон принимаются значения концентраций радионуклидов после испытания ядерного оружия, сложившийся до аварии на Чернобыльской атомной станции;
верхний предел определяется по значениям предельных допустимых концентраций (ПДК) химических элементов, содержащихся в ПВ. Значения ПДК для всех нормируемых веществ приведены в СанПин 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Количество нормируемых веществ в данном документе порядка 1500, включая химические элементы природного (макрокомпоненты, тяжелые металлы и др.) и искусственного (СПАВ, пестициды, нефтепродукты и др.) происхождения. [11]
В.М. Гольдберг загрязнение ПВ определяет следующим образом: это вызванные хозяйственной деятельностью изменения качества воды (физических, химических, биологических свойств) по сравнению с естественным состоянием и нормами качества воды по видам водопользования, которые делают эту воду частично или полностью непригодной для использования по целевому назначению. [25]
Сегодня каждый пятый человек в мире не имеет в своем распоряжении чистой питьевой воды. Каждый второй употребляет воду, не прошедшую адекватной очистки. Около 2 млрд. человек живут в неудовлетворительных санитарных условиях, 3 млн. детей умирают ежегодно от употребления зараженной болезнетворными микроорганизмами воды, 80 % болезней в развивающихся странах происходит от грязной воды. [14]
Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привело к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) около 80% всех инфекционных болезней мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоёмов плёнками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом и окачивает отрицательное влияние на состояние фитопланктона и является причиной массовой гибели рыбы и птиц. По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований продукции, из которых 100 тыс. являются химическими соединениями, в том числе 15 тыс. являются потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. 10]
Объект исследования: подземные воды суши.
Предмет исследования: последствия загрязнения подземных вод суши.
Цель исследования: изучить особенности загрязнений подземных вод и их последствия.
Задачи исследования:
. Изучить взаимосвязь подземной гидросферы с окружающей средой.
. Рассмотреть влияние окружающей среды на качество подземных вод.
. Анализировать источники загрязнения подземных вод суши.
. Изучить последствия загрязнения подземных вод суши.
Методы исследования: анализ литературных источников по данной теме, обобщение, абстрагирование, синтез.
Структура работы. Работа написана на 44 листах печатного текста. Работа содержит введение, 2 главы, включающих в себя параграфы, заключение и список использованной литературы.
ГЛАВА 1. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ - СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
1.1 Взаимосвязь подземной гидросферы с окружающей средой
Наиболее тесной является связь подземной гидросферы с литосферой. Подземные воды участвовали и участвуют во всех геологических процессах, происходящих в недрах Земли. Подземные воды (ПВ) играют чрезвычайно важную роль в различных магматических процессах. Обладая высокой энергией активации, они оказывают влияние на фазовые равновесия в магматических системах и на физические свойства силикатных расплавов, определяя таким образом процессы образования и дифференциации магматического вещества. Они являются одним из основных энергетических источников магматизма, вызывают существенное изменение физических свойств магмы, а также являются ее главным летучим компонентом; присутствие ПВ - одна из вероятных причин плавления мантийного вещества, они определяют процесс кристаллизации магм, а также изменяют течение магматического процесса в земной коре. [3]
Велика роль ПВ и в вулканических процессах. Парогазовая фаза воды сопровождает извержения всех современных вулканов. Процессом, тесно связанным с вулканизмом, является гидротермальная деятельность, активно проявляющаяся в районах современного и недавнего вулканизма. Вулканический процесс порождает две основные группы вод: вулканические, представляющие конденсаты летучих веществ из реальной магмы на поверхности Земли или на небольших глубинах, и магматические (вулканогенные) - воды, формирующиеся в гидротермальных системах. [21]
Основополагающей является роль ПВ в осадочном породообразовании и метаморфизме. Седиментогенез, литогенез, метаморфизм - комплекс геологических процессов, протекающих в водной среде или с участием воды.
Начинается эта последовательность процессов с преобразования земной поверхности. Воздействие воды на лик Земли проявляется механической работой, т.е. извлечением, транспортировкой и переотложением твердых минеральных частиц. Механическая деятельность воды включает следующие главные процессы: вымывание и перенос минеральных частиц текучими водами (твердый сток) и вынос частиц породы фильтрующимися подземными водами (суффозию). При метаморфических процессах вода выполняет комплекс важных функций: влияет на изменение давления, обусловливая соответствующее течение метаморфизма; понижает температуру метаморфических преобразований; многократно ускоряет ход этих преобразований; увеличивает кристаллизационную способность минералов в ходе метаморфизма; выступает в роли активного растворителя химических соединений, участвующих в метаморфизме. В процессе геохимического цикла вода, разлагаясь и синтезируясь, производит огромную геологическую работу.
Образование всех глинистых и карбонатных толщ, метаморфических пород или метасоматических гранитов - результат деятельности воды. [19]
Участие воды в сейсмических процессах выражается в степени обводненности пород в очагах землетрясений и влиянии на деформационные процессы. Поскольку очаговые зоны чаще всего связаны с крупными разломами или узлами их пересечения, они должны отличаться повышенной обводненностью от соседних, менее нарушенных участков. Механизм деформаций должен развиваться быстрее в более влажной породе. Вода влияет на процесс подготовки землетрясения, так как снижает пороговую величину тектонического напряжения, необходимую для сейсмического разрыва. Это подтверждается на примере возбужденных землетрясений, вызванных инженерной деятельностью человека. Возбужденные землетрясения возникают при заполнении крупных водохранилищ («плотинные» землетрясения), нагнетании воды через скважины в глубокие горизонты, эксплуатации нефтегазовых месторождений и др. Наибольшее внимание привлекают «плотинные» землетрясения.
Чаще всего возбужденная сейсмичность проявляется при глубине воды в водохранилище более 50-100 м. Наблюдается корреляция между уровнем воды в водохранилище и количеством толчков, при этом сильные землетрясения обычно соответствуют периоду наиболее быстрого подъема уровня вод. [7]
Механизм землетрясений на нефтегазовых месторождениях связывают, прежде всего, со снижением пластовых давлений при добыче нефти или газа и последующим его восстановлением в случае нагнетания воды при законтурном заводнении. Направленное изменение режима ПВ можно использовать как средство регулирования землетрясений. Выполняя важную роль в тектонических и сейсмических процессах, ПВ являются фактором, ухудшающим сейсмические условия территории, они оказывают влияние на скорости распространения продольных и поперечных упругих волн и сейсмическую жесткость горных пород и грунтов. Изменение физических показателей обводненности горных пород определяет особенности распространения волн упругих колебаний, воздействующих на инженерные сооружения. Когда режимные отклонения проявляются до толчков, можно говорить о наличии гидрогеологических предвестников землетрясений. [20]
Различают три группы гидрогеологических предвестников: гидродинамические (изменения напора ПВ, их дебитов и фильтрационных характеристик пород); гидрогеохимические (вариации ионно-солевого, микрокомпонентного и изотопного составов ПВ и газов могут отражать определенные стадии подготовки землетрясений) и гидрогеотермические (изменения направления переноса тепла от горизонтов более нагретых к более холодным). Весьма значительные отклонения от фона наблюдаются в подземной гидросфере вслед за разрядкой тектонических напряжений, при этом нарушения в подземной гидросфере после землетрясения развиваются на более обширной площади, чем при подготовке землетрясений. Возникающие отклонения режима подземных вод фиксируются в виде различных гидродинамических, гидрогеохимических и гидрогеотермических аномалий. [24]
Термодинамический анализ процессов взаимодействия ПВ с породами в зоне гипергенеза показывает, что им свойственна высокая неравновесность; в результате происходит разрушение пород путем химического выветривания с последующим переносом (подземный химический сток) продуктов разрушения (подземная химическая денудация). Конкретными проявлениями химического выветривания по отношению к породообразующим минералам (силикатам, карбонатам и др.) являются выщелачивание, растворение, окисление и гидролиз. Эти процессы наряду с высокой интенсивностью водообмена определяют активный вынос веществ, масса которых эквивалентна массе горных пород, претерпевающих при этом изменение или полное разрушение. [17]
Химическая денудация сопровождается механической, обе они являются составляющими одного процесса: интенсивной механической денудации должно предшествовать увеличение химического выноса цементирующих веществ. Оба типа денудации тесно связаны между собой. Их совместное действие приводит к выносу с континентов огромных количеств растворенных и твердых веществ и значительным преобразованиям земной поверхности. [1]
Поведение воды - динамичного вещества и хорошего проводника тепла имеет важное значение в процессе криогенеза. Воздействие воды на криогенные процессы определяется контрастным различием объемов воды в жидкой и твердой фазах; характером взаимодействия мерзлых пород с водой; активным перераспределением тепловой энергии ПВ; изменением физических свойств пород при переходе воды из жидкой фазы в твердую. Контрастное увеличение объема воды при ее переходе в лед влечет за собой рост объема водовмещающих пород, в результате образуются бугры пучения. Термокарст - вытаивание подземных льдов, сопровождается просадками земли, в результате которых образуются воронки, провалы, ложбины, блюдцеобразные понижения и т.п. В криолитосфере формируются над-, меж- и подмерзлотные воды с различным агрегатным состоянием воды и соответственно с разным влиянием на мерзлые породы. Криогенные процессы оказывают значительное влияние на изменение химического состава ПВ, контролируемого многими факторами: температурой, скоростью охлаждения, литологией вмещающих пород, соотношением отдельных компонентов, общей соленасыщенностью. [6]
Подземная гидросфера является резервуаром, в котором формируются и разрушаются месторождения полезных ископаемых.
Вода, с одной стороны, выступает носителем химических элементов и при благоприятных условиях порождает их скопления, с другой - она меняет и разрушает залежи - соляные, нефтегазовые, рудные и др. ПВ участвуют в формировании и разрушении следующих типов месторождений:
эндогенных и метаморфогенных месторождений труднорастворимых рудных залежей, сформированных при участии гидротермальных растворов;
экзогенных месторождений зоны выветривания, образовавшихся в результате гипергенного минералообразования при растворении и выносе водами минеральной массы горных пород и накоплении в остаточных продуктах;
осадочных скоплений легкорастворимых (соляных) пород, сформированных в бассейнах седиментации и подверженных процессам разрушения ПВ;
- залежей нефти и газа;
- эндогенных метаморфогенных и экзогенных месторождений труднорастворимых рудных и нерудных залежей, образование и разрушение которых связано с биогенной миграцией (каустобиолитов) и механическим разрушением (россыпные месторождения) с участием подземных и поверхностных вод. [2]
Вода является не только основным реагентом процессов фотосинтеза, но и ведущим фактором формирования всей ландшафтной оболочки, типовой состав которой определяется ежегодной продукцией живого вещества и биомассой. Влияние степени увлажнения хорошо прослеживается на характере растительности, биологической продуктивности ландшафтов и характере почвообразования. [10]
Грунтовые воды (ГВ), залегающие неглубоко от поверхности земли, активно участвуют в почвообразовательном процессе. Они могут быть источником поступления в почву минеральных солей, а также служить причиной заболачивания и вторичного засоления почв. Под влиянием ГВ формируются гидроморфные почвы. Вода участвует в физико-химических, биологических и водно-физических процессах почвообразования: оглинении, латеритизации, лессиваже, оподзоливании, ожелезнении, заболачивании, оглеении, засолении, осолонцевании, осолодении, гумусообразовании и торфообразовании. Вода является одной из трех составляющих почвы наряду с твердой и газообразной. От содержания влаги в почве зависит скорость выветривания горных пород, интенсивность физических, химических, физико-химических и биологических процессов. Количество воды влияет на образование структуры почв, их физико-механические свойства, предопределяет качество обработки и затраты энергии на нее. Передвигаясь в почве, вода переносит с собой многие растворенные и взвешенные вещества. Она необходима для жизнедеятельности микроорганизмов, является важным фактором почвообразования. [3]
А.И. Перельман называл воду «кровью ландшафта», поскольку она находится во взаимодействиях с организмами, горными породами и атмосферой. Природные воды представляют собой сочетание истинных (ионных и молекулярных) и коллоидных растворов и суспензий. Ландшафты характеризуются круговоротом воды, сравнимым с единым биологическим круговоротом атомов. Вода выполняет химическую работу (растворение, выщелачивание и др.), но эта работа осуществляется преимущественно за счет биогенной энергии: или за счет организмов, находящихся в данной воде, или за счет продуктов их жизнедеятельности. [22]