Орадовская А. Е., Лапшин Н. Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод

А.Е.Орадовская

Н.Н.Лапшин

САНИТАРНАЯ ОХРАНА

ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

УДК 614.777

Орадовская А. Е., Лапшин Н. Н. Санитарная охрана водозаборов подзем­ных вод. — М.: Недра, 1987. — 167 с., с ил.

Обобщены результаты исследований, проведенных в СССР и за рубежом за последние десять лет для гидрогеологического и санитарно-гигиенического обоснования и проектирования зон санитарной охраны подземных вод и водо­заборов. Описаны водоносные горизонты и их связь с поверхностными водами. Объяснены причины ухудшения качества подземных вод при их эксплуатации. Дана оценка защищенности подземных вод от загрязнения. Освещены мероприя­тия по санитарной охране. Рассмотрены методы расчета зон санитарной охраны для водозаборов в различных гидрогеологических условиях.

Для, гидрогеологов и работников санитарно-эпидемиологической службы.

Табл. 15, ил. 44, список лит. — 45 назв.

Рецензент: В. М. Гольдберг, д-р геол.-минер. наук (Всесоюзный науч­но-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии)

Издательство «Недра», 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ

Охрана источников питьевого водоснабжения от загрязнения и истощения всегда являлась актуальной проблемой. Однако в последнее время_г характеризующееся бурным развитием всех от­раслей промышленности и сельского хозяйства, она становится еще более актуальной и вместе с тем гораздо более сложной. Это объясняется как увеличением числа потенциальных источ­ников загрязнения, так и появлением новых видов загрязнителей.

Как известно, для хозяйственно-питьевого водоснабжения ис­пользуются поверхностные и подземные воды, причем приори­тетным источником являются подземные воды, обладающие, по сравнению с поверхностными, более высоким качеством и ста­бильностью. Вместе с тем, по сравнению с поверхностными, охра­на подземных вод от загрязнения представляет собой гораздо более сложную задачу, что связано с необходимостью не столько заранее обнаружить, сколько своевременно предупредить возмож­ность поступления загрязнителя в водоносный пласт. В против­ном случае загрязнение подземных вод обнаруживается с за­позданием и ликвидация его становится делом сложным, доро­гостоящим, а порой и просто невозможным. Поэтому охрана водозаборов подземных вод должна предусматривать разнооб­разные профилактические и другие защитные мероприятия, в числе которых организация зон санитарной охраны водозабо­ров — важный, хотя и не единственный элемент.

Авторы сделали попытку комплексно рассмотреть вопросы, связанные с охраной подземных вод от загрязнения, и дать гид­рогеологическое обоснование выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод. При этом учтены большой опыт со­ветских исследователей и зарубежные публикации по данному вопросу, использованы новые теоретические разработки и на­турные исследования авторов.

Авторы выражают благодарность А. В. Ефремовой, Т. М. Ку­ликовой и В. Н. Львовой за помощь, оказанную при подготовке рукописи к печати.

Главы 1 — 8, 9 и 11 написаны А. Е. Орадовской, глава 10 — Н. Н. Лапшиным и Э. М. Хохлатовым.

ГЛАВА 1.

ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД В СССР

В нашей стране после Великой Октябрьской социалистиче­ской революции все природные богатства, в том числе и воды, были национализированы. Принципы социалистического отноше­ния к природе наиболее полно отражены в Конституции СССР, провозгласившей необходимость принятия мер для охраны и научно обоснованного рационального использования земли, ее недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, а так­же для сохранения в чистоте атмосферного воздуха. Возмож­ность осуществления в СССР крупномасштабных мероприятий, направленных на охрану окружающей среды, основана на успе­хах нашей страны в области экономики. Научная система ра­ционального природопользования постоянно совершенствуется и внедряется во все отрасли народного хозяйства в соответствии с государственными планами экономического и социального раз­вития.

Эффективное научно обоснованное использование природных вод в СССР для нужд населения и народного хозяйства, их охрана от загрязнения, засорения и истощения определены со­ветским водным законодательством. В «Основах водного зако­нодательства Союза ССР и союзных республик», утвержденных Верховным Советом СССР 10 декабря 1970 г., даны основные положения по регулированию водных отношений, государствен­ному управлению в области использования и охраны вод, кон­тролю за их использованием, а также рассмотрены вопросы охраны вод от загрязнения, засорения и истощения, государ­ственного учета и планирования использования вод. Использо­вание любых водных объектов предусматривается в первую оче­редь для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения и лишь затем для других целей — лечебных, курортных, оздо­ровительных, сельскохозяйственных, промышленных, энергетиче­ских, транспортных, рыбохозяйственных и других государствен­ных и общественных потребностей. Что касается подземных вод питьевого качества, то их использование для нужд, не связанных с питьевым и бытовым водоснабжением, как правило, не допу­скается.

В каждой союзной республике действуют водные кодексы, в которых изложены юридические нормы, направленные на рацио­нальное использование и охрану водных ресурсов.

В соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Ми­нистров СССР «Об усилении охраны природы и улучшении ис­пользования природных ресурсов» (декабрь 1972 г.) определен порядок осуществления охраны подземных вод от загрязнения и истощения и контроля за их охраной на территории СССР.

Охраной подземных вод занимаются предприятия, организа­ции и учреждения, деятельность которых влияет на состояние этих вод. Государственный контроль за использованием и охра­ной подземных вод осуществляется исполнительными и распо­рядительными органами Советов народных депутатов, а также специально уполномоченными на это государственными органа­ми в порядке, устанавливаемом законодательством СССР. Кон­троль за охраной подземных вод от истощения и загрязнения осуществляется Министерством геологии СССР.

Охрана подземных вод — это система мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения и исто­щения вод; при этом ставится цель сохранить такое качество и количество вод, которое позволяет использовать их в народном хозяйстве. Основными объектами охраны являются эксплуати­руемые водоносные горизонты и водозаборы хозяйственно-питье­вого назначения.

При решении сложных комплексных проблем охраны приро­ды возникает необходимость в оценке состояния природной среды и источников наиболее опасного воздействия на нее. Для оценки состояния среды используются нормы (стандарты) ее качества и допустимых воздействий на нее.

Качество водных ресурсов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, определяется показателями химиче­ского и бактериального состава, а также органолептических свойств. Норма допустимых воздействий оценивается предельно допустимыми концентрациями (ПДК) вредных веществ, зна­чения которых устанавливаются санитарными органами. За ПДК принимаются максимальные не действующие на здоровье чело­века концентрации вещества в воде, выявленные при экспери­ментальных исследованиях с учетом возможных отдаленных по­следствий длительного влияния нормируемых веществ. Список ПДК уже включает около 1000 различных веществ — возможных загрязнителей воды, входящих в состав промышленных и ком­мунальных стоков, сельскохозяйственных ядохимикатов и удоб­рений, нефтепродуктов и т. п. Значения ПДК в настоящее время являются основным критерием, определяющим допустимость сбросов того или иного количества сточных вод в водоемы и в водоносные горизонты, необходимость устройства очистных со­оружений, проведения защитных мероприятий и т. д.

Большое значение для охраны подземных вод имеет охрана поверхностных вод, которые являются одним из основных источ­ников питания водоносных горизонтов. «Правила охраны поверх­ностных вод от загрязнения сточными водами» утверждены в 1974 г. министерствами здравоохранения, мелиорации и водного хозяйства, рыбного хозяйства СССР. В 1982 г. Главным государ­ственным санитарным врачом СССР было утверждено «Поло­жение о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения» [24], в котором даны основные принципы выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод и определены санитарно-защитные мероприятия в их пределах. ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР разработаны рекомендации по гидрогеологическим расчетам для обоснования размеров зон са­нитарной охраны водозаборов подземных вод [13]. Организация зон санитарной охраны (ЗСО) водозаборов подземных вод ре­гламентирована также в СНиП 2.04.02 — 84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Следует отметить, что законы об организации зон санитар­ной охраны подземных источников водоснабжения были приняты в разных странах лишь в 1930 — 40-е гг. текущего столетия. В СССР первое положение об обязательном проектировании ЗСО было утверждено Всесоюзной Государственной санитарной инспекцией в 1938 г., а инструкция по установлению ЗСО — в 1956 г. В этих документах в составе ЗСО предусматривались два пояса: первый — пояс строгого режима, второй — пояс огра­ничений. Размеры второго пояса не были регламентированы.

В 1950 — 60-е гг. вопросы методики обоснования размеров поя­сов ЗСО подземных источников водоснабжения рассматривались в работах Н. Ф. Гуляева, А. С. Белицкого, Е. В. Салтыкова, В. И. Владимирского, а за рубежом — в работах Д. Чока, Р. Трофина и др. Среди современных зарубежных исследовате­лей, занимающихся проблемами гидрогеологического обоснова­ния границ ЗСО, следует назвать Дж. Браунса, X. Вейгениша, X. Экслера, В. Левиса, С. Фостера, Г. Рида и др. Судя по публикациям этих авторов, в различных странах еще не выра­ботан общий подход как к числу выделяемых в составе ЗСО поясов (два или три), так и к их назначению, принципам выде­ления и методам определения размеров.

В СССР вопросы использования теории фильтрации для раз­работки аналитических методов расчета второго пояса ЗСО впервые наиболее полно рассмотрены Е. Л. Минкиным в рабо­те «Гидрогеологические расчеты для выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод». При этом были предло­жены методы расчета ЗСО для случаев фильтрации к одиноч­ному водозабору, двум равнодебитным взаимодействующим, ли­нейному водозабору в неограниченном водоносном горизонте или вблизи реки при направлении естественного потока подземных вод к реке или от нее.

Применяющиеся для расчета границ поясов ЗСО аналити­ческие зависимости, связывающие время движения к водозабо­ру частиц воды от точек с заданными координатами, использу­ются и для решения других проблем, связанных с изучением движения подземных вод, например для прогноза качества воды в водозаборах, обоснования защиты водозаборов от загрязнения и т. п. Поэтому на развитие методики аналитических расчетов ЗСО применительно к разнообразным гидрогеологическим условиям большое влияние оказали работы [1, 3, 5, 11, 12] и др. Используя результаты указанных выше исследований, а так­же собственные новые проработки, в рекомендациях [13] ив главах 9 и 10 настоящей книги авторы представили аналитиче­ские и другие методы расчета границ второго и третьего поясов ЗСО для наиболее распространенных расчетных схем фильтра­ции применительно к обобщенной (прямоугольной) форме пло­щади ЗСО и составляющих ее поясов.

Г Л А В А 2.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Многочисленными наблюдениями и исследованиями давно установлена роль питьевой воды в распространении инфекцион­ных кишечных (холера, брюшной тиф, дизентерия), кишечных вирусных (инфекционный гепатит, аденовирусные заболевания, полиомиелит) и других заболеваний. Большое влияние на орга­низм человека оказывает также химический состав воды — со­левой и микроэлементный. Некоторые компоненты даже в малых количествах ухудшают вкус и запах воды, а в больших — могут оказывать вредное действие на здоровье. В связи с этим раз­работаны гигиенические нормативы качества воды, используемой для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Для определения норм безвредности воды по ее химическому составу проводятся специальные исследования, заключающиеся в санитарно-токсикологических экспериментах на лабораторных животных. Выявленная при этом опасная доза того или иного вещества, выраженная в миллиграммах на 1 кг массы животного, затем пересчитывается на предельно допустимую концентрацию (ПДК), выраженную в миллиграммах вещества в 1 дм³ воды. При этом условно исходят из средних показателей массы чело­века (60 кг) и суточного потребления воды (3 л).

Первый в Европе стандарт качества питьевой воды был раз­работан в СССР в 1937 г. Стандартизация качества питьевой воды — одно из важнейших профилактических мероприятий со­ветского здравоохранения, которое нашло отражение в «Основах законодательства Союза ССР и Союзных республик о здраво­охранении» (1969г.).

В хозяйственно-питьевом и промышленном водоснабжении ис­пользуются пресные (сухой остаток до 1 г/дм³) и солоноватые (1 — 5 г/дм³) подземные воды.

Для производственного водоснабжения применение пресных подземных вод допускается с разрешения органов по регулиро­ванию использования и охране вод только в районах, где отсут­ствуют необходимые поверхностные водные источники и имеют­ся достаточные запасы подземных вод питьевого качества. Тре­бования к качеству подземных вод для производственного водоснабжения устанавливаются водопотребляющими или проект­ными организациями для каждого конкретного случая с учетом специфических особенностей применения вод по данному назна­чению.

В хозяйственно-питьевом водоснабжении используются толь­ко пресные подземные воды, но в отдельных случаях по согла­сованию с органами санитарно-эпидемиологической службы до­пускается использование подземных вод с минерализацией до 1,5 г/дм³. Требования к качеству питьевой подземной воды, по­даваемой централизованными хозяйственно-питьевыми системами водоснабжения, а также используемой одновременно для питье­вых, хозяйственных, технических и коммунально-бытовых целей, регламентируются государственным стандартом ГОСТ 2874 — 82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за каче­ством».

В случае несоответствия качества подземной воды требова­ниям этого ГОСТа должны быть проведены мероприятия по улучшению ее качества (умягчение, обезжелезивание, обеззара­живание, обесфторивание и др.) согласно СНиП 2.04.02 — 84.

Качество воды хозяйственно-питьевого назначения должно удовлетворять гигиеническим нормам, предусматривающим безо­пасность воды в эпидемическом отношении, безвредность хими­ческого состава и благоприятные органолептические свойства. Соответственно этому государственным стандартом установлены показатели качества воды: 1) микробиологические; 2) содержа­ния токсических химических веществ; 3) органолептические.

Безопасная в эпидемическом отношении вода не должна со­держать болезнетворных бактерий и вирусов. Обычно исполь­зуются косвенные микробиологические показатели безвредности воды, характеризующие степень общего загрязнения воды ми­кроорганизмами и содержание микроорганизмов группы кишеч­ной палочки. Общее число микроорганизмов в 1 дм³ неразбав­ленной воды не должно превышать 100, а число санитарно-по-казательных микроорганизмов группы кишечной палочки не должно превышать трех в 1 дм³ воды (коли-индекс <3). Соот­ветственно этому объем воды, в котором обнаружен один ми­кроорганизм группы кишечной палочки, должен быть не менее 300 см³ (коли-титр не менее 300). В отдельных случаях, когда имеются опасения в отношении бактериального загрязнения под­земных вод, кроме указанных косвенных микробиологических показателей, дополнительно определяют содержание болезнетвор­ных бактерий, кишечных вирусов, яиц гельминтов. Токсические химические вещества и вещества, ухудшающие органолептиче­ские свойства (запах, привкус, цветность), встречаются в при­родных подземных водах, но, кроме того, могут появиться в воде при обработке ее реагентами или поступить в водоносный гори­зонт в результате загрязнения сточными водами и отходами.

Допустимые концентрации (в мг/дм³) токсических химиче­ских веществ, преимущественно встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не долж­ны превышать нормативов, содержащихся в ГОСТ 2874 — 82 и приведенных ниже: