Ученые Томского политехнического университета завершили проект по изучению экологического состояния местных подземных вод. Они определили, какие изменения произошли в составе воды за последние 45 лет. Подробности — в материале РИА Томск.
О чем говорят редкоземельные элементы в воде
На протяжении последних 45 лет Томск «сидит» на подземном водоснабжении. На качество воды из главного «колодца» региона томичи не жалуются (исключения бывают после внештатных ситуаций или масштабных отключений воды). Но никто не даст гарантий, что мы надолго останемся благополучной в этом плане территорией.
Понять, как изменяется качество подземных вод и что может им навредить, призван проект томских ученых. Они изучили содержание редкоземельных элементов в воде подземного водозабора. Руководил исследованием Виктор Попов, профессор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ, академик Российской академии естественных наук (РАЕН), Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ).
Как говорится в описании проекта, редкоземельные элементы являются индикаторами экологического состояния подземных вод и могут применяться в системе мониторинга водных объектов. Но механизм и характер поведения элементов слабо изучены.
Для вод, эксплуатируемых скважинами томского водозабора, такие исследования проводились впервые.
Цель ученых — определить основные закономерности изменения концентраций и распределения редкоземельных элементов в томских подземных водах. В основу работы положены результаты гидрогеохимического опробования 18 скважин водозабора первой и третей очередей, а также данные многолетних наблюдений за химическим составом вод эксплуатационных и наблюдательных скважин с 1963 года.
В команде проекта — сотрудники, аспиранты и магистранты вуза, в том числе обучающиеся по новой магистерской программе «Чистая вода». Также в исследованиях участвовали эксперты ООО «Томскводоканал» и АО «Томскгеомониторинг».
Преимущества подземной гидросферы
«Полтора миллиарда человек постоянно страдают от недостатка питьевой воды или ее низкого качества, еще два миллиарда — переживают это периодически», — рассказывает доцент отделения геологии Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Елена Пасечник.
Сохранение чистой воды и обеспечение населения питьевой водой необходимого качества считается одной из основных проблем человечества. Загрязнив поверхностные воды, люди начинают использовать подземные водоносные горизонты как более надежный источник водоснабжения.
У подземных вод есть несколько очевидных преимуществ: защищенность от возможного внешнего загрязнения и заражения, высокое качество, меньшая подверженность сезонным и многолетним колебаниям.
«Тем не менее подземная гидросфера является уязвимой составляющей природного ландшафта. Обновление подземных вод происходит с гораздо меньшей скоростью, чем поверхностных. Поэтому, загрязнив подземные воды, мы на многие десятилетия лишаемся источника воды, пригодной для питья», — объясняет собеседница агентства.
От реки до водозабора
По словам Елены Пасечник, участника проекта и руководителя магистерской программы «Чистая вода», Томск до 1973 года снабжался питьевой водой из реки Томи, но уже в 60-х годах остро встал вопрос о ее качестве. Это было связано с тем, что большими темпами стали развиваться соседние города — промышленные гиганты Новокузнецк, Кемерово и Юрга.
«Постоянные сбросы загрязняющих веществ в Кемеровской области, в том числе фенолов, приводили к тому, что томичи по несколько дней не могли пользоваться водой из крана, делали запасы воды и пользовались альтернативными источниками водоснабжения, например, родниками, которые, к слову, не соответствовали нормативным требованиям», — комментирует специалист.
В 1963 году в междуречье рек Оби и Томи было открыто Томское месторождение подземных вод. Томск полностью перешел на него через 10 лет, в декабре 1973 года.
Почти 200 скважин для томичей
Томский подземный водозабор, снабжающий областной центр питьевой водой, является одним из крупнейших в России. Его скважины расположены на трех линиях общей протяженностью около 60 километров. В настоящее время в эксплуатации находятся 198 скважин, в постоянной работе задействованы 93, остальные резервные. Глубина залегания скважин составляет от 80 до 198 метров, среднесуточная подача воды в город — 136 тысяч кубических метров. Проектная производительность водозабора — до 207 тысяч кубических метров воды в сутки.
На правом берегу Томи находятся два крупных площадных водозабора подземных вод Северска. Кроме этого, в населенных пунктах междуречья имеется множество небольших водозаборов и одиночных эксплуатационных скважин.
Мнение мирового ученого
Изучение подземных вод и их безопасность стали особенно актуальны в связи с застройкой левобережья, где расположен томский водозабор. Свое мнение о том, что возведение новых жилых районов нанесет непоправимый вред подземным водам, неоднократно высказывали томские ученые, в том числе профессор ТПУ Степан Шварцев. Еще несколько лет назад он писал в одной из своих статей, выложенных в открытый доступ в интернет:
«Что такое подземный водозабор? Это система из скважин, расположенных вдоль Томи и Оби. Когда мы отбираем воду, понижаются уровни, вокруг формируется так называемая депрессионная воронка, и вся вода стекает к скважинам. Атмосферные осадки, попадая на эту площадь, собираются снова, пройдя по горным породам, очищаются, обогащаются химическими элементами».
По мнению профессора, зона депрессионной воронки должна строго охраняться: «Там нельзя строить большие сооружения, вырубать лес, использовать ядохимикаты и удобрения».
Степан Шварцев — доктор геолого-минералогических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии СССР, глава Сибирской гидрогеохимической школы. Он ученый с мировым именем в области гидрогеологии, нефтегазовой гидрогеологии и гидрогеохимии, создатель нового научного направления о геологической эволюции системы вода-порода. С 1976-го по 2013 годы заведовал кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии ТПУ. Ушел из жизни в июне 2018 года. Научно-образовательное сообщество Томского политехнического университета, Томской области и России понесло тяжелую утрату.
Первые данные
Данные, накопленные за 45 лет эксплуатации водозабора на территории Объ-Томского междуречья, позволят ученым ТПУ понять условия формирования подземных вод в условиях различной техногенной нагрузки и в сложной природной обстановке. Первые результаты проекта опубликованы в издании «Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов».
«Мы изучаем динамику изменения состава подземных вод. Исследования носят фундаментальный характер. Необходимые анализы выполняются в аккредитованной лаборатории гидрогеохимии ТПУ. Сейчас мы анализируем полученные результаты», — говорит Елена Пасечник.
Ученые выяснили, что под воздействием интенсивного водоотбора (Томским и Северским водозаборами, а также другими более мелкими водопотребителями) образовалась обширная воронка депрессии, изменились естественные условия формирования состава вод.
Они считают, что произошли изменения гидрогеохимических и гидродинамических условий эксплуатируемого водоносного комплекса палеогеновых отложений, а также комплекса нижележащих меловых отложений. Усилились вертикальные перетоки из смежных водоносных горизонтов. Эксплуатируемый горизонт перекрыт глинистыми водоупорами, но в них есть гидрогеологические окна.
«Это значит, что возможно влияние нижележащего и вышележащего водоносных горизонтов. Это говорит о том, что загрязнения с поверхности могут попасть в эксплуатируемый водоносный горизонт. Произойдет это, конечно, не сразу, а спустя какое-то время», – объясняет Пасечник.
Добавим, исследование было начато при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
Специалист уточнила, что мониторинговые исследования состава вод скважин ведутся постоянно ООО «Томскводоканал» и АО «Томскгеомониторинг». «Данные накапливаются. В скором будущем можно будет уже оценить, как влияют появившиеся крупные жилые массивы на состав и качество вод», – резюмировала эксперт.
Источник: Официальный сайт ТПУ