Мелиорация и сосредоточенный водоотбор

Воды поверхностного стока (реки, озерные водоемы, болотные воды) составляют наиболее уязвимый элемент гидросферы земли, испытывающий постоянное воздействие процессов и продуктов природного и техногенного происхождения. С этим обстоятельством связаны высокие уровни загрязнения речных и озерных вод, в том числе и на территории Беларуси. Совместным воздействием загрязненных атмосферных осадков и высокотоксичных стоков с сельхозугодий, крупных животноводческих комплексов, промышленных предприятий и повсеместных свалок столь же высокотоксичных твердых отходов в республике давно выведены из строя поверхностные источники водоснабжения, реки и большая часть замкнутых водоемов. Только в течение десятилетия (1965-1975гг.) минерализация речных вод возросла в среднем на 22 мг/дм³ (зимняя межень). В последующие 15 лет состав речных вод претерпел дальнейшие изменения. Неизмеримо ухудшилось бактериологическое состояние, газовый режим и ионно-солевые характеристики речных вод. На некоторых участках речных водотоков содержание нитритов и НП превышает ПДК в десятки раз. По содержанию азотистых соединений, разнотипных ядохимикатов, хлоридов и хлорорганических соединений, тяжелых металлов и, в частности, ртути поверхностные воды, например р. Свислочь, опасны для живых организмов и человека. Особенно загрязнены донные осадки рек и замкнутых водоемов. Чрезвычайно высокие и ураганные концентрации в них тяжелых металлов (ртуть, кадмий, хром, свинец и др.), ядохимикатов и радионуклидов (в зонах Чернобыльских выпадений) заставляют рассматривать донные образования русел рек и затонов в качестве линейных очагов постоянного загрязнения речной воды и подземных вод верхней части зоны активного водообмена.

Серьезные нарушения гидрологического режима речных вод происходят в результате осушения болот и заболоченных земель.

Осушение болот Беларуси начато еще в первой половине XVI в. на Полесье. Наиболее интенсивно мелиоративные работы проводились в период с 1960-1970гг. Так в Брестской области в это время ежегодно осушалось в среднем около 30 тыс. га, в Гомельской и Минской областях - по 27 тыс. га, а в целом по республике - 118 тыс. га. В Витебской области максимальные темпы осушения пришлись на период 1985-1990гг. За последнее десятилетие прирост осушенных земель резко снизился.

На территории республики наибольшее количество осушенных земель приходится на Брестскую область, в которой осушительная мелиорация проведена на 22.7% территории, в Дрогичинском, Жабинковском, Ивановском районах этот показатель составляет более 30-35%. Высока доля осушенных земель в некоторых районах Минской (Любанском, Слуцком, Солигорском - 31.1-37.6%) и Витебской области (Шарковщинский район-35%).

Мелиоративные работы особенно в начальной их стадии в 70-егг. XXв. проводились без учета экологических условий и требований охраны природных комплексов. В результате этого на Полесье произошло иссушение почв, участились атмосферные засухи, поздневесенние и ранневесенние заморозки, а часть мелкозалежных торфяников в настоящее время минерализовалось, и стала непригодна для посевов.

Влияние осушительной мелиорации на гидродинамический режим отчетливо прослеживается в бассейнах крупных рек. Зона влияния для бассейна р. Припять составляет - 3 км, р. Западный Буг - 1.5 км, pp. Днепр, Западная Двина, Неман и Вилия -0.5 км.

Исследования водного режима pp. Opecca и Ведрич в постмелиоративный период выявили увеличение среднего годового стока и его сезонных составляющих. При этом отмечено, что наибольшее влияние мелиорация оказала на летний сток, который увеличился на 80-89%, а также на меженный - модуль которого повысился в 1.8-2.5 раза.

Существенное антропогенное воздействие мелиоративные мероприятия оказывают на малые реки. При осушительной мелиорации малые водотоки часто используют в качестве водоприемников мелиоративной сети. При использовании рек в качестве водоприемников изменяется густота русловой сети за счет мелиоративной, увеличивается или уменьшается длина водотоков, часто меняются и характеристики потока. После регулирования рек чаще всего увеличиваются скорости потока и уменьшаются глубины русел. Установлено, что на территории Беларуси малые реки на протяжении 7.2 тыс. км полностью выправлены и зарегулированы, а их поймы практически полностью распаханы. В результате более 500 малых рек претерпели существенные изменения в водности, русловом режиме, потеряли гидравлическую связь с питающими грунтовыми водами. Типичными примерами такого воздействия являются поймы pp. Бобрик, Морочь, Лань, Ясельда и др.

Как правило, осушаемые для сельскохозяйственного использования земли, расположены в пониженных частях рельефа и поэтому являются местами сосредоточенного стока поверхностных и грунтовых вод со смежных территорий. Изменение водного режима на мелиорируемом объекте может повлиять и на условия формирования вод прилегающих земель. Если переувлажнение осушаемых земель происходит за счет притока поверхностных вод, и они не имеют гидравлической связи с водами, отводимыми осушительными системами, то в таком случае мелиорация не оказывает существенного влияния на формирование вод смежной территории. В основном водный режим изменяется на площади осушения, что может повлиять на гидрологические условия нижерасположенных водотоков. Это характерно для территорий с избыточно увлажненными слабоводопроницаемыми землями северной и центральной части Беларуси.

Значительные изменения в водности рек при мелиорации проявляются в снижении их расходов. В поймах крупных рек на уровенном режиме отражается одновременно дренирующее действие системы и режим работы реки. Это обуславливает затопление мелиорированных территорий в паводки и половодья и переосушение в засушливые периоды.

Интенсивная эксплуатация водных ресурсов является одной из причин нарушения речного стока.

Небольшой отбор воды из каждой одиночной скважины и достаточная удаленность их друг от друга в условиях естественного восполнения не приводят к значительному уменьшению речного стока. Однако в районах интенсивной и сосредоточенной эксплуатации подземных вод происходит сокращение речного стока, а в некоторых случаях и полное пересыхание участков рек. Если водоотбор при снижении уровня подземного потока ниже вреза русла превышает сток реки в межень, она превращается во временный водоток с отдельными периодами поверхностного стока, который может наблюдаться в том случае, если приток воды в русловую сеть превышает величину инфильтрации. Это происходит в период весеннего половодья и при интенсивных паводках. Значительное число рек с заметно изменённым режимом стока приурочено к центральной части Беларуси, где вследствие интенсивной эксплуатации подземных вод образовались обширные депрессионные воронки.

Особенно серьезное воздействие сосредоточенный водоотбор оказывает на малые и очень малые реки. Это приводит к пересыханию и превращению малых водотоков во временные. Примером этого может служить пересыхание малых рек в районе гг. Минск, Могилев, Витебск и др. Например, в черте г. Минск и его окрестностях некоторые водотоки настолько изменились, что их в настоящее время без специальных исследований даже трудно найти на местности. Так практически исчезли pp. Немига, Переспа и ряд др. малых водотоков.

Изменение речного стока наблюдается и при водоотливе при добыче полезных ископаемых в условиях взаимосвязи поверхностных вод с подземными. Примером такого влияния может служить добыча доломитов на месторождении «Руба», где в результате водоотлива из карьера произошло сокращение стока pp. Западная Двина и Витьба на 480 и 11, 4 тыс. м³/сут.

Трансформация химического состава поверхностных вод происходит по причине активного сельскохозяйственного освоения земель. Такие изменения в той или иной степени прослеживаются во всех регионах Беларуси и зависят главным образом от изменения направленности и интенсивности почвообразовательных процессов на мелиорированных землях; увеличения содержания техногенных элементов в атмосферных осадках и изменения их свойств; повышенных доз удобрений и других химических мелиорантов, применяемых на территории водосборов; степени освоенности водосбора (лесистость, заболоченность, распаханность и т.д.).

Для территории Беларуси содержание химических элементов в речных водах колеблется в значительных пределах (мг/дм³): Са²⁺ - 10-86; Mg²⁺ -2-38; Na⁺ -0.1-70; НСОз--32-270; SO₄^2- -1-30; Cl- -0-125; Fе общ -0.01-12; сумма ионов -50-470.

В результате мелиорированности и распаханности водосборов, снижения лесистости, применения значительных количеств минеральных и органических удобрений происходит их смыв поверхностными водами и изменение химического состава рек, усиление эрозионных процессов.

Содержание химических элементов в водах озер Беларуси колеблется в следующих пределах (мг/дм³): Са²⁺-15-45; Mg²⁺-0, 4-24; Na⁺-2-12; K⁺-0, 4-5, 0; Fe_o6u, -0-2, 0; HCO₃^- 7, 0-317, 0; Сl^—1, 6-17, 8; SO₄^2- - 2-3 до 15-17, азота-0-0, 179; фосфора-0, 025-0, 073; кремния-0, 1-0, 3; общая минерализация-80-400. Реакция воды изменяется от слабокислой (рН 6.0-6.5) до слабо щелочной (рН 8.0-8.5).

Мелиоративные работы выступают в качестве одного из ведущих факторов, влияющих на озерные экосистемы. Минеральные и органические удобрения служат источником таких веществ, как фосфор, азот, калий. С сельскохозяйственных угодий в озера поступают также пестициды, гербициды, хлор, что выражается в увеличении минерализации воды.

В случае, когда в озера не происходит сброса вод, а водосбор у них изъят полностью, происходит понижение уровня воды и нарушение всей экосистемы. Подобные изменения отмечены на оз. Диком, Мульном, Дубок, Лыбель, в Брестской и Гомельской областях, на которых произошло снижение уровня на 1, 0-1, 5м. В глубоких озерах (оз. Мульное) отмечается отсутствие кислорода в придонном слое. В поверхностном слое развиваются сине-зеленые водоросли, мелководные озера (оз. Дубок) зарастают.

На озерах, в которых площадь водосбора в результате мелиорации значительно сократилась (3-20 раз) происходит изменение поверхностного притока, изменяются гидрологические, гидрохимические и биологические показатели.

В озерах-водоприемниках мелиоративных вод (оз. Ореховское, Песчаное, Любань) за счет ионов Са²⁺, НСО^3-, SO₄^2-, СГ произошел рост минерализации (в среднем на 30-60 мг/дм³), перенасыщение кислородом в эпилимнионе в летнее время (140-170% насыщения), реакция воды стала щелочной (рН 8, 6-9, 0).

Примерами озерных водоемов, подвергшихся сильному загрязнению с признаками экологических нарушений, могут служить оз. Лесковичи и Круглик в Шумилинском районе, Забельское - в Глубокском, Потех и Святцо - в Браславском и др. В каждом из них содержание фтора по сравнению с чистыми озерами выше в 10-20 раз; величина БПК₅ колеблется в пределах 5-10, а прозрачность не достигает 1 м. Вода таких озер, как правило, мутная, с неприятным запахом.

В результате мелиоративных работ существенному воздействию подверглись озера, расположенные на территории Полесья, где около 90% их являются водоприемниками дренажных вод, а около трети водоемов используется для орошения земель. Мелиорация земель на многих озерах вызвала сокращение водосборных площадей и понижение уровня воды (оз. Червоное, Олтушское, Дикое, Мульное).

Проведение мелиоративных работ и бесконтрольная сработка оз. Червоное привели к его зарастанию, понижению уровня, а ухудшение газового режима вызвало снижение рыбопродуктивности. Отмечено увеличение в 2-3 раза годового стока по сравнению с домелиоративным периодом. Забор воды на водоснабжение и добыча сапропелей привели к снижению уровня озера на 0, 35 м (1989г.). Изменился и гидрохимический режим, что выразилось в увеличении минерализации вод в 1, 7 раза, содержания Са²⁺ и Mg ⁺ в 1.4, Na⁺, К⁺ и Сl^- - в 2 раза.

Изменения гидрологического и гидрохимического режимов имеют место при строительстве на базе озер водохранилищ. С одной стороны это играет положительную роль, т.к. приводит к омолаживанию экосистем. Сокращаются площади органических отложений, которые заменяются минеральными, уменьшаются площади зарастания высшей водной растительностью, увеличивается прозрачность и др.. С другой стороны, изменяются природные условия. Происходит подъем уровня воды за счет искусственного подпора регулирующих плотин, изменяется проточность, перераспределяется сток и др. Так, при создании водохранилищ Лепельского, «Дружба народов», Погост и др., в которых уровень воды был поднят до 5.6 м наблюдались изменения во всем комплексе их побережий, что привело к трансформации существующих ландшафтов. В озерах-охладителях тепловых электростанций, оз. Белое (Березовская ГРЭС) и оз. Лукомльское (Лукомльская ГРЭС), произошло искусственное зарегулирование стока, поднятие уровня воды на 0.3 и 1.5 м соответственно. Кроме того, изменилась температура вод, особенно около сбросных сооружений (оз. Белое - 38.3 °С, оз. Лукомльское - 29.9 °С), при этом по акватории выделяются зоны постоянного в течение года подогрева воды относительно естественной на 1-8 °С.

Мощное загрязнение озерных вод создает промышленное животноводство. Специализированные мелиоративные системы, строящиеся на животноводческих комплексах для отвода и сброса сточных вод, как правило, не должны иметь выхода в озерные водоемы. Исследования сточных вод и почв в зонах действующих свинокомплексов показали, что в них создается специфический гидрохимический режим, при котором значительно возрастает по отношению к природному фону общая концентрация солей, азота и фосфора. Отрицательным примером такого воздействия служит оз. Мено (Ушачский район, Витебская область), в котором в результате попадания сточных вод свинокомплекса произошло загрязнение воды, нарушение природных процессов и изменение состава донных осадков. Мощным источником загрязнения оз. Любочи (озерная группа Сарро, бассейн р. Западная Двина) является свиноводческий комплекс, расположенный рядом с озером. Это привело к значительному изменению гидрохимического режима озера. Минерализация озерных вод увеличилась более чем в 2, 5 раза. Возросли концентрации К⁺, которые превышали фоновые (0, 7 мг/дм³) в 52 раза, Na⁺ (фоновые 2, 0 мг/дм³) в 4, 3 раза, СГ в 8 раз, что вызвало перестройку соотношения катионов и анионов.

В оз. Нарочь, являющимся ключевым звеном рекреационной зоны отдыха, вследствие возрастания антропогенной нагрузки, также отмечена тенденция к постепенному увеличению содержания основных солевых компонентов и общей минерализации воды. Так, если в 1961г. концентрации НСОз^- находились в пределах от 112, 8 до 122, 00, мг/дм³, SO₄^2- - 2, 5-4, 4, то в 1980 г. от 123, 2 до 167, 7 мг/дм³ и 8, 6-9, 7 мг/дм³ соответственно.

Добыча сапропелей приводит как к омолаживанию, так и нарушению естественного состояния озерных систем, в которых он добывается. С одной стороны происходит улучшение газового режима высокоэвтрофных озер, сокращение содержания органического вещества в воде, увеличение глубины и др. Однако при производстве работ, особенно нарушении технологии добычи и т.д. происходит загрязнение береговой полосы, понижение уровня, обеднение водоема питательными веществами, изменение мест обитания бентальных организмов и высших водных растений.

Загрязнение промышленными и бытовыми стоками наблюдается в некоторых водоемах Солигорского и Слуцкого районов Минской области, что является причиной повышенного содержания хлоридов и дефицита растворенного кислорода у дна, содержание которого определяется как постоянно действующими, так и временными факторами: условиями аэрации, деятельностью фитопланктона и др.

Нарушение гидрохимического и биологического режимов, способствующих развитию микроскопических планктонных водорослей и вызывающих цветение прудовых вод происходит также в результате попадания в них стоков, отводимых с сельскохозяйственных угодий.

В результате аварии на ЧАЭС произошло загрязнение непроточных водоемов. В озерах радионуклиды сосредоточены преимущественно в донных отложениях и биоте. Накопление радионуклидов в водной растительности приводит к увеличению их концентраций в донных отложениях после ее отмирания. Например, концентрация ¹³⁷Cs в воде оз. Святское (Ветковский район) составляет 8, 7 Бк/дм³ и 3, 7 кБк/кг в биоте, а в рыбе в зависимости от вида 18, 0-39, 0 кБк/кг.

Для озерных водных систем, расположенных в загрязненной зоне и выведенных из антропогенного процесса, проявляется тенденция к их зарастанию за счет неуправляемого роста биоты. Это способствует в определенной мере процессу очищения воды от ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr при одновременном возрастании радиоактивности донных отложений.

Водохранилища в отличие от озер характеризуются своей молодостью и специфическим режимом. В их пределах формируется новый ландшафт, развитие которого определяется хозяйственной деятельностью человека, что приводит к изменению гидрохимических, гидродинамических и микроклиматических условий прилегающих к водохранилищу территорий.

Наиболее распространенными источниками, влияющими на гидрохимический режим вод водохранилищ, являются городские, промышленные и сельскохозяйственные стоки. Подобные изменения наблюдаются на многих водохранилищах Беларуси. Так, в водах Осиповичского водохранилища установлены значительные концентрации аммонийного азота (до 9, 52 мг/дм³), фосфора (1, 5 мг/дм³) и органического вещества (БПК₅> 6), вследствие поступления в него городских стоков. В водохранилище Волчковичском (верховье р. Птичь), принимающем сточные загрязненные воды крупного поселка, БПК₅ составляло 11 мг/дм³. Сильным антропогенным изменениям подвержено Солигорское водохранилище, засоляемое отходами калийных комбинатов. В его водах было зафиксировано повышенное содержание сульфатов (33-38 мг/дм³), хлоридов (30-38 мг/дм³), гидрокарбонатов (215-232 мг/дм³), а некоторые показатели (по азоту аммонийному -1, 3 мг/дм³, соединениям меди - 0, 012 мг/дм³, никелю - 0, 022 мг/дм³) превышали ПДК в несколько раз.

Показательными примерами изменения гидродинамического режима подземных вод, рек и некоторых элементов водного баланса являются Гезгальское (Дятловский район, объем - 1, 22 млн. м³, площадь - 1, 22 км²) и Солигорское водохранилища. В процессе их строительства и эксплуатации были выявлены следующие изменения:

· в период строительства, при сооружении чаши водохранилища (углубление и расширение долины) наблюдалось небольшое увеличение речного и подземного стоков за счет сработки статических запасов в бортах долины;

· в период наполнения водохранилища происходило уменьшение всех категорий стока и формирование подпора грунтовых вод;

· в период эксплуатации, после формирования подпора грунтовых вод, отмечалось некоторое увеличение подземного и речного стоков, хотя они оставались ниже нормы на 40-50%.

Образование подпора грунтовых вод при наличии водопроницаемых грунтов и гидравлической связи между водохранилищем и верхними водоносными горизонтами может являться причиной подтопления прилегающих к водохранилищу территорий. В результате подтопления изменяется водный режим почво-грунтов, почвообразовательный процесс, растительность и т.д.

В процессе подтопления выделяют 3 стадии: наполнения водохранилища, направленного изменения природы побережья и стабилизации процесса подтопления.

На первой стадии в зоне затопления происходит отмирание древесной и травянистой растительности и развитие аэрогидрофильной и гигромезофильной. Продолжительность этой стадии от 1 до 3 лет.

Вторая стадия характеризуется формированием подпорного режима грунтовых вод, водно-воздушного режима почв, прогрессивным процессом заболачивания, становлением новых фитоценозов, продолжительность стадии составляет 8-10 лет.

На третьей стадии, в новых сформировавшихся комплексах зоны подтопления, устанавливается динамическое равновесие, характерное для аналогичных природных ландшафтов.

 

Загрязнение сточными водами

Серьезной проблемой для республики является загрязнение поверхностных водных объектов сточными водами. Максимальный объем поступления связан с жилищно-коммунальным хозяйством, на долю которого приходится около 60% стоков, доля промышленных и сельскохозяйственных стоков составляет соответственно 30 и 15%.

Основными компонентами коммунально-бытового загрязнения являются органические вещества и продукты их распада, азотные соединения, хлориды, сульфаты. Тепловое загрязнение формируется в основном в результате утечек из теплотрасс теплоносителя. К загрязняющим компонентам промышленных районов относятся фенолы, пестициды, детергенты, НП, тяжелые металлы, соли и др.

Максимальный объем сточных вод приходится на Минскую область. Большое их количество отводится в Гомельской области. Среди областных центров по количеству сточных вод на протяжении ряда лет лидирует г.Минск, причем с 1995г. их объем превышает таковой для всех областных центров вместе взятых. Наименьшее количество сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, приходится на Гродненскую область.

Несколько меньше по сравнению с г.Минском сточных вод приходится на гг. Могилев, Гомель и Гродно. В гг. Брест и Витебск их объемы наименьшие по сравнению с остальными областными центрами. Как правило, доля загрязненных сточных вод колеблется от 90 до 99% от общего объема сточных вод.

Значительную опасность представляют сточные воды предприятий машиностроения и пищевой промышленности. Сточные воды молочной и маслосыродельной промышленности, образующиеся в результате различных технологических операций, содержат большое количество загрязнений органического и минерального происхождения. Среди стоков пищевых предприятий сточные воды крахмальных, спиртовых и пивоваренных заводов отличаются наиболее высокой концентрацией органических веществ и биогенных элементов. При их сбросе нарушается кислородный режим водоема, поступление значительных количеств азота и фосфора вызывает вторичное загрязнение воды. Сточные воды предприятий машиностроения содержат большое количество масел и НП, взвешенных веществ, солей тяжелых металлов, кислот и щелочей.

Анализ динамики ИЗВ выявляет тенденцию к некоторому улучшению качества речных вод. В 1985г. практически для всех рек характерны достаточно высокие значения ИЗВ. А воды pp. Днепр, Свислочь, Припять по данному показателю относились к загрязненным.

В 1990г. наблюдается наибольшее снижение ИЗВ в целом для всех рек. В последующие годы происходит его незначительное колебание в сторону увеличения или уменьшения и по состоянию на 2002г. воды данных рек относятся к умеренно загрязненным. На этом фоне выделяется р. Свислочь, в которой за период с 1995 по 2000гг. согласно ИЗВ вода относилась к загрязненной, на отдельных участках такая ситуация фиксировалась и в 2002г.

Исследования химизма вод и донных осадков р. Свислочь показали, что техногенный поток рассеяния в донных осадках имеет протяженность более 250 км (при длине реки 285 км) и полиэлементный состав более чем из двадцати химических элементов загрязнителей, среди которых Сг, Zn, Cu, Ni, Mo, Cd и ряд других.

В целом сокращение поступления загрязняющих веществ в реки в последние годы, вероятно, обосновывается несколькими причинами: 1) снижением объемов производства в начале 90-х годов; 2) внедрением в производство новых технологий и оборудования очистки сточных вод; 3) внедрением в управление природоохранной деятельностью экономических методов.

Однако, при этом, имеющие место несовершенные очистные сооружения, неэффективность их работы и недостаток мощностей в целом ряде городов республики способствует поступлению в водные объекты вод, в которых концентрации загрязняющих веществ часто превышают нормативные показатели.

Существенный вклад в загрязнение поверхностных вод вносят расположенные в непосредственной близости от гидросети полигоны-накопители отходов. В результате поступления в последние фильтратных вод, растворенных веществ смытых с поверхности свалок талыми и ливневыми водами, разгрузкой в водоемы загрязненных почвенно-грунтовых вод происходит увеличение минерализации (до 2-8 г/дм ), изменение реакции среды в сторону подщелачивания, возрастание содержания ионов (Сl^-, Na⁺, SO₄^2- NH₄⁺, NO₃^- и др.) и микроэлементов (Сu - 0.6-142.0 мкг/дм³, Ni - 1.3-20 мкг/дм³, Zn - 1.5-267 мкг/дм³, и др.) в концентрациях превышающих ПДК, формирование вокруг полигонов вод азональных классов - Сl - Na, SO4 - Na, а также смешанного состава - НСОз - Cl - NH₄ -Na, Cl - НСОз - SO₄ - Са, SO₄ -НСОз - Na - Mg и др.

Широкое распространение имеет загрязнение поверхностных вод, связанное с нефтепоисковыми работами в Припятском прогибе, где происходит загрязнение НП, поверхностно-активными веществами, высокоминерализованными рассолами, фенолами и другими химическими реагентами. Источниками их поступления в природные водоемы являются земляные амбары, резервуары-отстойники, трубопроводы. Исследованиями установлено, что на площадках строительства буровых скважин концентрации НП в каналах и водотоках достигают 0, 1-0, 32 мг/дм³, что выше ПДК (ПДК НП в поверхностных водоемах составляет 0, 05 мг/дм³).

Радиоактивное загрязнение

Весьма значительно как по площади проявления, так и по длительности взаимодействия на окружающую среду радиоактивное загрязнение значительной части территории Беларуси, которое сформировалось в результате аварии на Чернобыльской АЭС. При этом в атмосферу было выброшено 50 МКи активности (без радиоактивных газов), 70% которых выпало на территории Беларуси. В аварийном выбросе ЧАЭС фиксировалось присутствие нескольких десятков радионуклидов, главным образом короткоживущих. Максимальные уровни радиоактивного загрязнения поверхностных вод наблюдались в первые недели после аварии. Они обуславливались в основном выпадением загрязнённых аэрозолей и пылевых частиц непосредственно на водную поверхность. В пробе воды из р. Уборть, отобранной 27 апреля 1986г. (более ранние отборы ни на Украине, ни в России не выполнялись) активности радионуклидов достигали (Бк/л): ⁹⁵Zr и ⁹⁵Nd (суммарно) - 2900, ¹⁰³ Ru - 490, ¹⁰⁶Ru - 810, ¹³⁴Cs, - 390, ¹³⁷Cs - 1590, ¹⁴⁰Ba - 2220, ¹⁴⁴Се - 1340. В р. Припять у г. Чернобыля 1-2 мая 1986 г. активности ⁹⁰Sr и ¹³¹J достигали соответственно 15 и 4440 Бк/л. После окончания «аэрозольного» периода
загрязнения наблюдалось резкое падение концентраций радионуклидов в водах.

В настоящее время основными компонентами, определяющими радионуклидное загрязнение как почвенного покрова, так и природных вод, являются ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. В Беларуси свыше 46, 5 тыс. км территории имеет плотность поверхностного загрязнения по цезию-137 свыше 1 Ки/км. На этой территории находится 27 городов и около 3000 других населённых пунктов с общей численностью населения более 2, 1 млн. человек.

По данным опробований, выполненных в 1990-1995 гг. в 30-км зоне ЧАЭС и прилегающих районах, концентрации в речных водах цезия-137 варьировали от 0, 045 до 2, 05 Бк/л, а стронция-90 - от «не обн.» до 2, 07 Бк/л. Более высокие концентрации радионуклидов фиксировались в водах мелиоративных каналов - в среднем 0, 51 по ¹³⁷Cs и 2, 403 Бк/л по ⁹⁰Sr. Эти концентрации значительно ниже уровней загрязнения, которые наблюдались в 1986г., но примерно на один-два порядка выше, чем в доаварийный период. Установлено, что максимальные концентрации ⁹⁰Sr в крупных реках наблюдались через год после аварии по причине его перемещения по системе притоков рек и взаимодействия с донными отложениями притоков. Так, если до аварии содержание ⁹⁰Sr в речных водах составляло 15 Бк/м³, то после аварии концентрация его в воде р. Припять в районе Чернобыля (май 1986 г.) превышала эту величину более чем в 1000 раз. В это же время отмечался и значительный рост концентраций йода, бария и циркония. Радиоактивному воздействию подверглись рыбы, водоросли, моллюски, в основном за счет загрязнения воды и донных отложений. В последующие годы основным источником поступления радионуклидов в реки явился смыв их поверхностным стоком. Горизонтальная миграция радиоактивного загрязнения также приводит к формированию вторичного загрязнения в понижениях местности и поймах рек.

Литературные данные свидетельствуют, что на речных водозаборах территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в период с 1987-2002гг. произошло значительное уменьшение концентраций ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr. Например, среднегодовые концентрации ¹³⁷Cs, по состоянию на 2002г. в р. Припять уменьшились в 20 раз, в р. Сож - в 78 раз и составили 0.014 и 0.023 Бк/дм³ соответственно. В тоже время они значительно выше фоновых до чернобыльских активностей этих радиоизотопов.

В миграции ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr наблюдаются определенные закономерности. Так, для ¹³⁷Cs основную роль в переносе играют твердые взвеси (от 10 до 35-40% общей переносимой активности), тогда как большая часть ⁹⁰Sr (50-99%) мигрирует в растворенном состоянии.

Повышенные их концентрации в основном характерны для донных отложений и водной растительности в малопроточных участках рек, заводях или водоемах. Воды же обладают способностью к самоочищению за счет постоянной смены водной массы. В тоже время в период половодий происходит возрастание радиоактивности вод за счет перехода высокоактивных донных осадков во взвешенное состояние. Повышение радиоактивного загрязнения речных вод может происходить по причине выноса ¹³⁷Cs из болотных систем, ежегодный вынос которого составляет 168·104 МБк.

В настоящее время помимо ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs немаловажный вклад в радиоактивное загрязнение территории (особенно в 30-км зоне ЧАЭС) вносят изотопы плутония. В водах рек и мелиоративных каналов содержание Рu варьировало (по состоянию на 1991 г.) от 0, 21 до 0, 37 10^-14 Ки/л.

В отличие от поверхностных вод содержание рассматриваемых радионуклидов (⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и ²³⁹Pu) в подземных водах значительно ниже и практически никогда не превышает уровней ПДК. При этом максимальные их концентрации фиксируются, как правило, в групповом (безнапорном) водоносном горизонте. По данным опробований грунтовых вод, выполненных в период 1990-1995гг., активность их по ¹³⁷Cs изменялась от 0, 016 до 8, 3 Бк/л, а по ⁹⁰Sr - от фоновых до 6, 52 Бк/л. Максимальное загрязнение грунтовых вод наблюдалось в пробе, отобранной из колодца (д. Красноселье Хойникского района Гомельской области) на территории с плотностью загрязнения по ^l37Cs свыше 80 Ки/км и по ⁹⁰Sr - свыше 12 Ки/км. Высокий уровень загрязнения воды в данном случае обусловлен в основном пылевым загрязнением. В грунтовых же водах, отобранных из шурфов, удельная активность ¹³⁷Cs не превышала 0, 97 Бк/л, a ⁹⁰Sr - 1, 16 Бк/л. Содержание ²³ Ри в этих водах варьировало от 0, 09 до 0, 17 10" ¹⁴ Ки/л.

Загрязнение первого от поверхности безнапорного горизонта грунтовых вод на участках неглубокого его залегания возможно в результате непосредственного поступления подвижных форм радионуклидов, главным образом ⁹⁰Sr, через зону аэрации. На участках, где она сложена хорошо проницаемыми песчаными породами (эоловая дюна у д. Красноселье Хойникского района), установлено проникновение ⁹⁰Sr (до 145 Бк/кг) до глубины 0, 65-0, 70 м.

Одним из вероятных источников поступления в подземные воды ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr могут быть их глобальные выпадения в течении трех последних десятилетий прошлого века. Известно, что наиболее интенсивное выпадение этих радионуклидов вследствие ядерных испытаний в атмосфере, происходило в 60-е годы XX в. На действующих водозаборах в условиях активных перетоков в зоне депрессионных воронок загрязнение за несколько десятилетий вполне могло достичь эксплуатируемых водоносных комплексов, залегающих в среднем на глубинах от 40 до 100 м.

Вышеприведенные данные о содержании радионуклидов в подземных водах получены в пределах 30-километровой зоны ЧАЭС. На этом фоне неожиданными оказались результаты опробования грунтовых вод на участках с относительно небольшой плотностью (от 1 до 5 Ки/км² по ^l37Cs) в Лельчицком районе Гомельской обл. В 1994-1995гг. здесь были зафиксированы содержания ¹³⁷Cs в грунтовых водах до 0, 973 Бк/л. Характерной особенностью грунтовых вод на этих участках является высокое содержание в них калия, что связано с сельскохозяйственным загрязнением. По-видимому, насыщенность поглощенного комплекса почв калием на этих участках способствует активной миграции по почвенным профилям ¹³⁷Cs, являющегося его геохимическим аналогом.

Изучение содержания радионуклидов в напорных подземных водах питьевого назначения основных эксплуатационных комплексов заслуживает особо пристального внимания. В 1994-1995гг. содержание радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в опробованных водах изменялось в относительно широком диапазоне: активность ¹³⁷Cs варьировала от 0, 03 до 1, 91 Бк/л, a ⁹⁰Sr - от тысячных долей до 0, 073 Бк/л. В одной из скважин прируслового водозабора Сож в г. Гомеле в июне 1992 г. было зафиксировано возрастание активности ⁹⁰Sr до 0, 431 Бк/л. В этой скважине в 1988-1990гг., по данным Белорусской гидрогеологической экспедиции, также отмечались периодические повышения активности ⁹⁰Sr до 0, 741 Бк/л и ¹³⁷Cs - до 2, 07 Бк/л. Данный факт, по-видимому, обусловлен тем, что на этом водозаборе формирование эксплуатационных запасов водоносного комплекса осуществляется за счет привлечения вод р. Сож, фильтрующихся через донные русловые осадки. По данным опробования эксплуатационных скважин, выполненного в 1990 г., активность ⁹⁰Sr составила 0, 016-0, 004 Бк/л. Активность ⁹⁰Sr в водах из тех же скважин в 1991г. составила 0, 021-0, 005 Бк/л. Приведенные параметры активности ⁹⁰Sr в водах эксплуатационных скважин позволяют говорить об отсутствии отчетливо выраженной тенденции к росту радиоактивного загрязнения подземных вод.

Содержание ²³⁹Рu в напорных подземных водах эксплуатационных комплексов варьируют от 0, 08 до 0, 19 10^-14 Ки/л и составляет в среднем 0, 13 -10^-14 Ки/л. Таким образом, среднее содержание ²³⁹Рu в грунтовых и напорных подземных водах одинаково и примерно в два раза ниже, чем в поверхностных водах.

Стабильное и, как правило, удовлетворительное в радиационном отношении качество напорных подземных вод основных эксплуатационных водоносных горизонтов и комплексов не снимает в целом проблемы качества подземных вод в районах радиоактивного загрязнения. Это обуславливается в целым рядом обстоятельств и, в том числе, наблюдающимся ростом (с течением времени) количества подвижных форм радионуклидов в почвах, существованием быстрых компонентов миграции радионуклидов по почвенным профилям, наличием вблизи работающих эксплуатационных скважин особо активных в гидродинамическом отношении зон (воронок депрессии), в пределах которых перетоки подземных вод происходят исключительно интенсивно. Кроме того, важнейшим обстоятельством, определяющим актуальность проблемы качества подземных вод, является наличие в составе радиоактивного загрязнения такого биологически значимого радионуклида, как ²³⁹Рu. В связи с очень большим периодом его полураспада (24, 4 тыс.лет) для плутониевого загрязнения теоретически доступны все водоносные горизонты зоны активного водообмена, содержащей пресные воды, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения. И вопрос в данном случае заключается только в том, когда и в каком количестве плутониевое загрязнение поступит в водоносные горизонты.

 

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: