Изменение минерализации воды в процессе эксплуатации скважин (часть 2)

Нередко качество воды в действующих водозаборных скважинах ухудшается вследствие подсасывания загрязненных речных вод. Если реки загрязнены нефтепродуктами, то в воде скважин появляется запах нефти. Запах нефти отмечается в водах скважин нового подземного водозабора г. Уфы, которые находятся в пойменной части долины р. Уфимки и питаются водоносным горизонтом аллювиальных песков, а также в водозаборных скважинах Московского нефтеперегонного завода, расположенных недалеко от р. Москвы.

Большинство скважин Московского нефтеперегонного завода питается водами известняков мячковско-подольского горизонта среднего карбона. Эти известняки, по-видимому, прорезаны здесь древним ложем долины р. Москвы. Однако запах нефти начал отмечаться не только в воде указанных скважин, но и в воде скважин, питающихся водоносным горизонтом нижнего карбона, кровля которого залегает на глубине 150—170 м от поверхности земли.

Очень часто воду неустойчивого химического состава дают скважины, расположенные на производственных площадках промышленных предприятий. Обычно в воде скважин увеличивается содержание тех химических компонентов, которые характерны для производственных растворов, сточных вод и твердых отходов данного предприятия.

Примером может служить значительное загрязнение подземной воды хромом на одном из металлообрабатывающих заводов. На территории этого завода три водозаборные скважины, расположенные близ гальванического цеха, были пробурены еще до Октябрьской революции. До 1957 г. они давали воду удовлетворительного качества. В конце 1957 г. на одной из скважин установили более мощный насос, когда его пустили в работу, то вода этой и соседних с ней двух скважин приобрела зеленый цвет из-за высокого содержания хрома, достигающего 40 мг/л. Была прекращена эксплуатация всех трех скважин, тогда хром появился в воде четвертой скважины, находящейся в 150 м от указанных трех скважин. Чтобы загрязненные подземные воды не распространились по водоносному горизонту, пришлось возобновить откачку из первых трех скважин, а воду использовать для технических целей.

Водозаборные скважины в этом городе питаются водами известняков верхнего карбона. Уровень этих вод находится на глубине 30—40 м от поверхности земли. В результате многолетней работы гальванических цехов произошло местное загрязнение горных пород и подземных вод соединениями шестивалентного хрома. Более интенсивный забор воды из водоносного горизонта нарушил существовавшее здесь неустойчивое равновесие между притоком чистой воды из основной части водоносного горизонта и притоком воды из загрязненного участка.

Наиболее часто химический состав подземных вод изменяется в районах расположения химических заводов в результате проникновения в водоносные горизонты промышленных стоков. На заводе «Акрихин» Московской области, на Соликамском калийном комбинате, заводе «Славсода» и др. вследствие значительного повышения минерализации подземных вод возникла необходимость в бурении новых водозаборных скважин в удалении от промышленных площадок заводов. Как отмечают Г. В. Богомолов и Н. И. Парфенова (1964), в районе солеотвалов Солигорского калийного комбината гидрокарбонатные подземные воды с плотным остатком 200 мг/л в течение 5 лет изменили свой состав до высокоминерализованных хлоридно-натровых вод.

По данным Д. К. Осинцева (1965), в районе г. Губкина после пуска в эксплуатацию водоема, принимающего сточные воды обогатительной фабрики железорудного комбината, вода водозаборных скважин, находящихся на расстоянии 0,5—1,5 км от этого водоема, стала содержать флотореагенты, в том числе фенолы (от 0,01 до 0,5 мг/л).

Химический состав подземных вод часто изменяется на территориях населенных пунктов и за пределами расположения промышленных предприятий. Эти изменения определяются величиной населенного пункта, санитарным состоянием его территории и степенью защищенности водоносного горизонта.

Заметно изменили свой химический состав грунтовые воды на территории г. Павлово-Посада и г. Подольска (А. С. Белицкий, 1964; Н. Ф. Гуляев, 1964), г. Ставрополя (О. Н. Королева, Е. А. Серобабова, 1964), г. Новочеркасска (К. Г. Лазарев, 1963), г. Воронежа (Е. А. Сидельникова, Е. М. Талдыкин, 1965) и др.

По материалам исследований Ю. И. Ворошилова (1965), в г. Москве под влиянием проникновения загрязненных грунтовых вод медленно повышаются содержание хлоридов, аммиака и окисляемость вод артезианских горизонтов верхнего, среднего и даже нижнего карбона; последний залегает на глубине 200 м от поверхности земли под выдержанной толщей верейских глин среднего карбона. Согласно исследованиям П. В. Остапеня (1963), общий сток хлоридов в подземных водах в том или ином пункте зависит от количества хлоридов, содержащихся в поваренной соли, потребляемой населением, и в используемых здесь минеральных удобрениях.

Изучив химический состав артезианских вод верхнефаменского горизонта верхнего девона в г. Смоленске, В. И. Ракитянский (1963) установил четкую зависимость величины изменения этого состава от степени защищенности данного горизонта и состояния санитарной обстановки территории. Первая группа водозаборных скважин расположена в старой, наиболее загрязненной части города в долине р. Днепр, вторая группа скважин находится тоже в долине р. Днепр, но в новой благоустроенной части города и скважины третьей группы пробурены на водораздельных возвышенностях и их склонах. В долине этой реки на верхнефаменских водоносных известняках местами непосредственно залегают аллювиальные отложения.

Изменение химического состава воды в скважинах первых двух групп за 14 лет (с 1948 по 1962 г.) показано в табл. 10, химический состав воды в скважинах третьей группы за указанный период практически не изменился.

Скважины третьей группы пробурены в новой благоустроенной части города на водораздельных возвышенностях и их склонах.

Отмечается, что содержание органических веществ, нитритов, нитратов и железа в воде всех трех групп скважин изменяется незначительно, бактериологические показатели также почти не изменяются.

Причиной изменения химического состава подземных вод могут являться также свалки мусора. Так, О. Н. Королева (1964) указывает, что в г. Краснодаре в районах расположения свалок наблюдается существенное загрязнение воды даже в скважинах, питающихся артезианскими горизонтами, залегающими на глубине 120 м от поверхности земли. Как указывает Л. Звитниг, под свалками мусора у Гарца (Австрия) увеличивается общая жесткость подземных вод до 13,5 мг-экв/л и содержание нитратов до 20,8 мг/л.

Изменение химического состава и ухудшение качества воды в действующих водозаборных скважинах иногда обусловлено несоблюдением санитарно-технических требований при проектировании скважин и выполнении их конструкции. Так, вследствие неплотного соприкосновения наружных стенок обсадных труб с породами при роторном бурении, когда не проводят затрубного подбашмачного цементирования, грунтовые воды четвертичных отложений проникают в приемные части артезианских скважин. Такие случаи в последнее время наблюдаются в Московской области. Воды четвертичных отложений содержат большие количества железа, вследствие протекания их по неплотным затрубным пространствам увеличивается содержание этого компонента в водах каменноугольных отложений, которыми питаются артезианские скважины.

При неблагоприятном санитарном окружении скважины в ее воде может содержаться повышенное количество соединений азота. Присутствие нитритов и аммиака указывает на органическое загрязнение воды, обычно обусловленное непосредственным проникновением загрязненных поверхностных или грунтовых вод через устья скважин или через каверны в обсадных трубах, или по неплотным затрубным пространствам. В результате, как правило, качество воды по бактериальным показателям ухудшается При более удаленном источнике загрязнения нитриты и аммиак окисляются и в воде скважин отмечается присутствие повышенных количеств нитратов. Однако большое содержание аммиака и нитратов в подземных водах, равное десяткам миллиграммов на 1 л, иногда не связано с поверхностным загрязнением, а обусловлено естественными условиями формирования состава этих вод. Такие воды обычно встречаются в глубоколежащих водоносных горизонтах, находящихся в условиях восстановительное среды.

Приведенные материалы показывают, что обеспечение стабильности состава воды важно учитывать при проектирование разведочно-эксплуатационных скважин.
Если близко от подошвы водоносного горизонта, намеченного к использованию, залегают минерализованные воды, то забой скважины не следует приближать к этой подошве. В районах с неблагоприятными санитарными условиями при выборе водоносного горизонта для питания скважины нужно отдавать предпочтение водоносному горизонту, залегающему глубже от поверхности земли и перекрытому мощными толщами водоупорных пород.

1 В настоящее время Люберецкие поля фильтрации постепенно ликвидируются в связи со строительством мощной Люберецкой станции аэрации.

Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения.
Белицкий А.С., Дубровский В.В., Издательство "Недра", 1968