Журнал «Разведка и охрана недр»

ГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ ПОЛНОЦЕННАЯ ПИТЬЕВАЯ ВОДА ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Журнал Разведка и охрана недрСогласно принятой методологии дан анализ отечественной и зарубежной литературы в области оценки влияния водного фактора на здоровье человека, изучены свойства невской воды и проведен ее сравнительный анализ с подземными питьевыми водами Санкт-Петербурга и Ленинградской области, дана оценка питьевым водам Санкт-Петербурга, изучены и исследованы региональные геохимические особенности и ресурсы подземных питьевых вод. По результатам проведенных исследований предложена физиологически полноценная питьевая вода ФППВ для региона 47 (Ленинградская область) и 78 для города (Санкт-Петербург). Установлены географические границы зоны ее распространения.

Ключевые слова: физиологически полноценная питьевая вода, оптимальная минерализация, общая жесткость, подземные питьевые воды, водоносный комплекс, гидрогеология, вендский водоносный комплекс, макро- и микрокомпонентный состав.

В настоящее время в науке и обществе возник неослабевающий интерес к изучению воды, ее уникальных биологических и химико-физических свойств. Ведутся эксперименты, исследующие влияние воды на здоровье человека и экосистемы, явления электромагнетизма в воде и факты нелокального взаимодействия в водных средах, включая биологические. Интенсивное развитие гидрогеологических, гидрохимических и медико- экологических исследований позволило оценить влияние водного фактора на здоровье человека.

Приоритетный характер в формировании здоровья человека носят региональные типологические особенности питьевой воды. Научно доказана прямая зависимость здоровья человека от состояния воды, которую он пьет [1]. Это позволяет существенно продвинуться в проблемах без-опасности жизни, немедикаментозных способов борьбы с болезнями цивилизации, продления активной жизни человека. Учитывая зависимость состояния здоровья населения от минерального состава питьевой воды, ученые РАМН определили физиологическую полноценность питьевой воды (ФППВ) в соответствии с нормативами высшей категории СанПиН 2.1.4.1116–02 (табл. 1, [7]).

Установлено, что многих болезней можно избежать, если бы люди употребляли качественную физиологически полноценную питьевую воду. Однако поверхностные питьевые воды повсеместно загрязнены, а экономическая эффективность использования подземных высококачественных питьевых вод пока не изучена и не исследована должным образом. Для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области эта проблема также является актуальной. В СанПине 2.1.4.1116–02 установлены жесткие рамки для физиологически полноценной питьевой воды по количественным показателям. Нормативы действуют на всей территории РФ. Однако водопроводная вода хозяйственно-питьевого назначения более чем пятимиллионного Санкт-Петербурга далека от стандартов физиологически полноценных питьевых вод. В Санкт-Петербурге общая заболеваемость взрослых болезнями системы кровообращения, эндокринной системы, инфекционными болезнями и др. выше среднего уровня по России.

Основным источником хозяйственно-питьевого водообеспечения населения Санкт-Петербурга служит р. Нева, которая входит в систему Невско-Ладожского бассейна и является частью Волго-Балтийского водно-го пути. Эти поверхностные воды представлены гидро-карбонатным классом и характеризуются низкой минерализацией (59 мг/л), жесткостью (0,58 мг-экв/л), малым содержанием микроэлементов (кальция — 7,8 мг/л, магния — 2,5 мг/л, калия — 2,8 мг/л, НСОз — 14,9 мг/л, фтора и йода). Качество воды в р. Нева формируется не только природными факторами, но в большой степени результатами хозяйственной деятельности.

2011 г. управлением Роспотребнадзора, ГУП «Водоканал СПб» при участии ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе СПб», Санкт-Петербургской государственной медицинской академии И.И. Мечни-кова, НИИ экологии и гигиены окружающей среды им А.Н. Сысина, Комитета по здравоохранению и образованию Правительства СПб, частных компаний, в том числе «АКВАЛАЙН» и др. разработана концепция формирования условий для снабжения Санкт-Петербурга ФППВ. Рекомендуемые нормативы ФППВ для Санкт-Петербурга следующие: общая минерализация 300 — 400 мг/л, общая жесткость 3–4 мг-экв/л, кальций 50–70 мг/л, магний 25–30 мг/л, калий 10–15 мг/л, бикарбонаты 250–400 мг/л, фторид-ионы 0,7–0,8 мг/л, йодид-ионы 40–50 мкг/л [6]. Заданный норматив ФППВ, по мнению авторов, может быть достигнут с использованием различных организационных и техно-логических решений. В качестве сырья для производства ФППВ может служить вода водопроводная, а также вода подземных и открытых источников. Предусматривается разработка технологических систем кондиционирования водопроводной воды, подземных вод, разработка технологий изменения качественного состава питьевой воды за счет смешивания различных по составу вод и другие мероприятия. Концепция разработана в рамках территории Санкт-Петербурга, в которой нужно шире развивать возможности использования подземных питьевых вод.

таблица физиологической полноценности питьевой воды

Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы в границах административных районов Ленинградской области и Санкт-Петербурга определить места формирования физиологически полноценных питьевых подземных вод, оценить перспективу их использования для водоснабжения.

Научно-исследовательская и опытно-практическая работа проводится  автором с 1999 года. Основной исследовательский материал собран автором и руководимыми им группой компаний «АКВАЛАЙН» и  «КАРЕЛА» в ходе проведения работ по изучению ресурсов подземных вод,  их химического состава, дебита, исследованию существующих водозаборов и бурению новых экспериментальных артезианских скважин. Также в работе использованы  материалы исследований подземных вод:

  1. Гидрогеологических служб ОАО «Комплексная геологическая экспедиция» ( ОАО «Росгеология»).
  2. Информационные данные, накопленные в городском, областном и районных управлениях Роспотребнадзора в период с 1980 по 2013 г.г.
  3. Результаты исследований основных водоносных горизонтов (ВГ) и комплексов (ВК) дочетвертичных отложений, которые проводились ООО «Геостром» в 2003 -2004 гг. в пределах Ленинградской области. Работа выполнялась в рамках региональной целевой программы «Водоохранные и водохозяйственные работы Ленинградской области на 2003–2005 гг.».

Одним из результатов проведенных работ явилось издание  монографии: «Гидрогеологическое заключение: состояние питьевых подземных вод Ленинградской области», в которой содержится аналитические и статистические данные в объёме 186 листов и обширный картографический материал [2].

Также в рамках работ открыто месторождение физиологически полноценной питьевой воды (47; 78) для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Эксплуатация месторождения ведётся с 2008 года. ФППВ (47; 78) соответствует эколого-физиологическому критерию оптимальности макро- и  микроэлементного состава питьевых вод региона Ленинградской области и  Санкт-Петербурга, ее общая минерализация находится в более жестком диапазоне 150-350 мг/л. Вода  гидрокарбонатная относится к маломинерализованным водам.

Содержание основных жизненно важных биогенных элементов: общая жесткость  — 1,2 — 4,5 мг-экв./л, щелочность 1,0 — 5,0, кальций 10 -40 мг/л, магний — 5-45 мг/л, калий — 2-20 мг/л,  бикарбонаты — 50-300 мг/л,  фторид ионы — 0,5 — 1,0 мг/л, йодид ионы 5-100 мг/л,    Структура подземной питьевой воды соответствует состоянию организма человека, проживающего в данном регионе 150-350 мг/л —  оптимальный уровень минерализации (население Санкт-Петербурга адаптировано к воде низкой минерализации). Формула ФППВ (47; 78) по М. Г. Курлову, из артезианских скважин посёлка Сосново № 33145:  (3она 4/1 на карте-схеме)

Формула ФППВ Курлова - Сосново

Вода близкая к нейтральной, мягкая, гидрокарбонатно-кальциево-магниево-натриевая.

Формула ФППВ (47; 78) по М. Г. Курлову, из артезианских скважин  № 609, г. Подпорожье:  (Зона 4/2 на карте-схеме. Приложение 1).

Формула_2 ФППВ Курлова

Вода слабо-щелочная, мягкая, гидрокарбонатно-кальциево-магниево-натриевая.

Обоснована методологическая схема исследований по выбору полезной подземной питьевой воды. Для решения поставленной цели надо было знать и определить, какая подземная питьевая вода должна быть полезной для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области: такая, как в реке Нева; такая, как по нормативам ученых РАМН, кондиционированная, обратноосмотическая, или другая — новая.

Химический состав питьевой воды р. Нева является уникальным для данной местности. Население на протяжении долгих сотен лет адаптировалось и привыкло к такой воде. Переход от поверхностных вод к использованию подземных неразрывно связан с повышением уровня минерализации, обусловленным спецификой их формирования. Согласно результатам исследований А.А. Шварца [8], «в пределах Санкт-Петербургского региона подземные маломинерализованные воды, соответствующие требованиям высшей и первой категорий качества, являются дефицитным, особо ценным ресурсом».

В работах ряда ученых дается рекомендация использовать в качестве питьевых мягкие маломинерализованные воды. Врач-бальнеолог Лозинский А.А. в книге «Лекции по общей бальнеологии» (1949 г.) утверждал: «Чем меньше минерализация воды, тем легче вода проникает в ткани через слизистые оболочки. Влияние принадлежит не тем твердым веществам, которые растворены в воде, а самой воде, принимаемой внутрь». Врач-физиолог Залманов А.С. в книге «Тайная мудрость человеческого организма» раскрывает сущность естественных защитных сил организма и способы их стимуляции путем капилляротерапии. В тончайших капиллярах начинается засорение, закупоривание бляшками — начало многих грозных болезней. Нарушение в работе капилляров приводит к замедлению движения жидкости в организме. Вода при этом является защитным фактором. Она проводит к клеткам питание и удаляет из них выделения, в результате чего непрерывно происходит промывание и питание всех тканей как изнутри, так и снаружи. Поэтому вода имеет главенствующее физиологическое значение для организма. Неумывакин И.П., доктор медицинских наук, рекомендует пить воду «живую» (щелочную) из натуральных источников, а также талую воду [5]. Он обращает внимание на тот факт, что, употребляя простую воду, мало кто задумывается о том, что «на самом деле не такая уж она и простая». Известный украинский ученый Друзьяк Н.Г. утверждает, что полезная вода — мягкая, содержание ионов кальция в которой 8–20 мг/л. По оценкам ученого Куренного В.В., к питьевым подземным водам в отличие от действующих нормативов следует относить воды, которые по своим качественным показателям выделяются среди пресных вод по величине общей минерализации в интервале 0.25–0.75 г/л. По утверждению академика РАМН Рахманина Ю.А.: «Высшей категории качества вода разливается только из самостоятельных подземных очень хорошо защищенных и качественных водоисточников. Вода должна использоваться из подземного источника с минимальным вмешательством в ее химический состав и разливаться непосредственно на источнике, чтобы сохранить все свои качества».

Рис. 1. Карта-схема распространения площадей, перспективных на физиологически полноценные питьевые подземные воды

Рис. 1. Карта-схема распространения площадей, перспективных на физиологически полноценные питьевые подземные воды

На основании проведенных исследований, данных из научных работ известных трудов по физиологии, биологии, медицины и личных исследований дана оценка питьевым водам, которые используются на территории Санкт-Петербурга, изучены свойства невской воды и проведен ее сравнительный анализ с другими водами рек и озер, а также с подземными артезианскими водами. Изучены региональные геохимические особенности и ресурсы подземных питьевых вод. На этой основе определено наиболее приемлемое для населения региона состояние воды. При выборе подземной питьевой воды основополагающее значение имели нормативные требования СанПиН 2.1.4.1116-02 и органолептические качества воды, получаемые в соответствии с СанПиНом в аккредитованных лабораториях. Для сравнения органолептических качеств различных по составу подземных питьевых вод и питьевой водой р. Нева проведены многочисленные дегустации воды жителями Санкт-Петербурга и районов Ленинградской области, а также эксперименты дегустации вкусовых качеств воды при заваривании чая, кофе и др.

Сбор материалов осуществлен традиционным способом. Брали образцы воды из действующих скважин, родников и колодцев. Химический анализ проводили в лабораториях Регионального аналитического центра. Полученные данные сравнивали с данными, накопленными за прошлые годы, хранящимися в госгеолфондах. На основе 3D моделирования строили гидрогеологические карты.

Краткая гидрогеологическая характеристика территорий Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Ленинградская область расположена на северо-западной окраине Московского артезианского бассейна и частично (на Карельском перешейке) в пределах Балтийского гидрогеологического массива. Осадочный чехол артезианского бассейна нарастает в юго-западном направлении от верхнепротерозойских (вендских) отложений в обрамлении Балтийского массива до каменноугольных отложений на юго-востоке области, где его мощность достигает 800 м. Пресные подземные воды питьевого качества связаны с верхними слоями осадочного чехла и с четвертичным покровом. Мощность зоны пресных вод, изменяется от первых десятков метров до 300 м и более, обычно она составляет 100-200 м. Повсеместно с погружением слоев подземные воды наращивают минерализацию и переходят в разряд минеральных. Сводная укрупненная гидрогеологическая стратификация территории Ленинградской области приведена на карте-схеме (Прилагается).

Четвертичные отложения

Четвертичный покров имеет практически сплошное распространение на территории области. Его мощность весьма изменчива – от первых метров на ряде водораздельных пространств до 100 м и более в погребенных долинах. В составе четвертичных отложений преобладают слабо проницаемые песчано-глинистые породы и, в их числе, валунные суглинки и супеси морены осташковского оледенения, играющей роль регионального водоупора.

Межморенный комплекс напорных подземных вод в составе московско-валдайского и днепровско-московского горизонтов наиболее широко развит и интенсивно эксплуатируется на Карельском перешейке. На остальной территории области комплекс локализован отдельными погребенными долинами. Подземные воды межморенного комплекса пресные гидрокарбонатные кальциевые и натриевые.

Каменноугольные отложения

Отложения нижнего отдела каменноугольной системы развиты в восточной части Ленинградской области в пределах Карбонового плато (Тихвинский и Бокситогорский районы). По степени и характеру водоносности их можно разделить на два водоносных комплекса: карбонатный веневско-протвинский и карбонатно-терригенный тульско-михайловский. Первый объединяет четыре водоносных горизонта известняково-доломитовых пород (протвинский, тарусский, стешевский и веневский), разобщенных песчано-глинистыми пачками; второй – толщей переслаивания карбонатных и песчано-глинистых пород с убыванием карбонатной составляющей вниз по разрезу. Важной особенностью веневско-протвинского водоносного комплекса является закарстованность карбонатных пород, что определяет неравномерную, но, по преимуществу, высокую водопроводимость. Это же обстоятельство обусловливает тесную связь водоносных горизонтов каменноугольных отложений с поверхностными и болотными водами, и, соответственно, подверженность загрязнению. В качественном отношении подземные воды каменноугольных отложений пресные (минерализация 0,3-0,6 г/дм3) гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые с повышенной жесткостью.

Девонские отложения

Девонские отложения, развитые на значительной части территории Ленинградской области, отличаются большой литолого-фациальной неоднородностью. В северной части области они образуют довольно однообразную слабоводоносную песчано-глинистую толщу, не поддающуюся расчленению на отдельные водоносные горизонты. В центральной и южной частях области девонскую толщу укрупненно можно разделить на два водоносных комплекса: верхний карбонатно-терригенный, включающий франский и фаменский ярусы, и нижний наиболее фациально выдержанный, объединяющий песчано-глинистые отложения эйфельского и франского ярусов (арукюласко-швянтойский водоносный комплекс). За редкими исключениями подземные воды девонских отложений напорные. В основании девонской толщи залегает карбонатно-глинистый наровский горизонт, рассматриваемый как региональный водоупор, разделяющий водоносные системы девона и ордовика.

Пресные подземные воды девонских отложений в основном гидрокарбонатные магниево-кальциевые.   Для арукюласко-швянтойского водоносного комплекса характерно высокое содержание железа.

Ордовикский водоносный комплекс распространен к югу от Балтийско-Ладожского уступа (глинта), слагая Ижорское и Волховское плато.  Сложен комплекс известняками, часто доломитизированными, реже – доломитами. На Ижорском плато верхние горизонты комплекса сильно закарстованы, широко развиты поверхностные формы карста. Здесь подземные воды имеют напорно-безнапорный характер, на остальной территории подземные воды напорные. Соответственно степени закарстованности водопроводимость карбонатных пород изменяется в весьма широких пределах, достигая 10000 м2/сут. и более.  Пресные подземные воды ордовикского комплекса имеют гидрокарбонатный магниево-кальциевый состав, отличаются повышенной жесткостью. На Ижорском плато отмечается бактериальное и химическое загрязнение подземных вод нитратами, нефтепродуктами, СПАВ.

Ломоносовский водоносный горизонт залегает под четвертичными отложениями лишь в узкой полосе на Предглинтовой и Приладожской низинах, на остальной площади своего распространения перекрыт лонтоваским водоупором. Горизонт мощностью10-20 м представлен песками, песчаниками, алевролитами, переслаивающимися с глинами. На западе области ломоносовский водоносный горизонт наращивается литологически однотипными отложениями воронковской свиты вендской системы. Водопроводимость горизонта убывает с запада на восток от 100-200 м2/сут. до 10-20 м2/сут.

Верхнепротерозойские отложения

Отложения верхнего протерозоя на территории области относятся к вендской системе и представлены гдовским и котлинским горизонтами. В пределах Ленинградской области гдовский горизонт распространен практически повсеместно.

Верхнекотлинский водоносный горизонт мощностью около 40 м используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения в. Подпорожском и Лодейнопольском районах. Для водоснабжения г. Подпорожье разведано и эксплуатируется месторождение подземных вод с запасами 17,5 тыс.м3/сут.

Минерализация подземных вод комплекса в районе Подпорожья 0,2-0,3 г/дм3, у Лодейного Поля приближается к 1г/дм3. По химическому составу воды комплекса гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые. В микрокомпонентном составе исследованиями прошлых лет по ограниченному перечню элементов отклонений от норм ПДК не отмечено.

Гдовский водоносный горизонт распространен на всей территории Ленинградской области, но содержит пресные воды только на Карельском перешейке севернее г. Сестрорецка. Комплекс сложен песчаниками и алевролитами с прослоями глин и аргиллитов, в подошве горизонта присутствует слой гравелитов и грубозернистых песчаников. Его мощность в краевой части артезианского бассейна составляет 40-80 м. Водопроводимость комплекса изменчива – от первых десятков до 500 м2/сут. Химический состав пресных вод гидрокарбонатный и хлоридно-гидрокарбонатный натриевый, минеральных – хлоридный натриевый.  Напорный характер горизонта придает ему высокую защищенность от поверхностного загрязнения.

На территории Ленинградской области пресные подземные воды распространены практически повсеместно, за исключением ограниченных территорий вдоль реки Волхов (рис.1. Карта-схема)   и широко используются для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.  В пределах области эксплуатация пресных подземных вод ведется более чем 3000 водозаборных скважин. О масштабности и водообильности подземных водоносных комплексов Ленинградской области можно судить по прогнозным ресурсам питьевых подземных вод, которые составляют 4 млн. 701 тыс. м. куб. в сутки, из них регламентированный водоотбор по области  125,4 м. куб. в сутки. [3, 4, 18].

Формирование химического состава подземных вод верхней гидродинамической зоны глубиной до 200 м происходит под влиянием набора природных и антропогенных факторов. Формирование состава подземных вод зоны активного водообмена зависит в первую очередь от трех «главных» факторов – климата, рельефа и геологического строения.

Климатический фактор, а именно – расположение Ленинградской области и  Санкт-Петербурга в зоне избыточного увлажнения, определяет большое количество атмосферных осадков, значительно превышающих  величину общей испаряемости, а, следовательно и значительное инфильтрационное питание подземных вод верхних водоносных горизонтов.

Краткая характеристика подземных вод по основным эксплуатационным  водоносным горизонтам:

  1. Веневско-протвинский водоносный комплекс на Карбоновом плато в Бокситогорском и Тихвинском районах перспективен для организации крупных водозаборов с производительностью более 1000 м3/сут. Подземные воды Карбонового плато значительно отличаются от вод Невы, используемых для водоснабжения Санкт-Петербурга, повышенной жесткостью (более 4 мг-экв/л и содержания кальция в большинстве проб более 50 мг/л), что связано с составом карбонатных отложений комплекса. Неравномерная защищенность веневско-протвинского комплекса от загрязнения, связанная с закарстованностью карбонатных пород, затрудняет поиск участков, соответствующих требованиям СанПиН.
  2. Ордовикский водоносный горизонт отличается наибольшей водопроводимостью на территории Ордовикского плато (Ижорское плато) и часто подземные воды по химическому составу соответствуют нормативам физиологически полноценных питьевых вод. Вместе с тем, подземные воды ордовикских отложений характеризуются наиболее высокими показателями жесткости, часто на пределе нормативов (ПДК 7 мг-экв/л). Перспективные участки для поисков ФППВ могут быть выделены южнее и восточнее Ижорского плато, ввиду незащищенности на территории последнего подземныС учётом уровней содержания и соотношения макро- и микроэлементов в питьевой воде, общей санитарно-экологической обстановки и естественной защищённости подземных вод выделены три эколого-биогеохимические зоны физиологически полноценных питьевых вод, различающиеся по уровням содержания и соотношения микроэлементов в питьевой воде: х вод ордовикского водоносного горизонта. Следует отметить, что с увеличением глубины залегания и с погружением пород ордовика под девонские отложения связан рост минерализации подземных вод и изменение ионно-солевого состава с гидрокарбонатного на хлоридно-гидрокарбонатный.
  3. Кембро-ордовикский водоносный горизонт наиболее перспективен на поиски ФППВ ввиду его защищенности от загрязнения и высокой вероятностью обнаружения подземных вод с нормативным качеством по химическому составу. Проблемными вопросами являются природная повышенная радиоактивность (альфа-радиоактивность) и необходимость контроля содержания микроэлементов, таких как железо и барий, локально марганец и бор. Следует отметить повышенную жесткость подземных вод кембро-ордовикских отложений. В большем числе водоисточников показатель жесткости превышает 5 мг-экв/л и концентрации кальция выше 50 мг/л.
  4. Веневско-протвинский водоносный комплекс на Карбоновом плато в Бокситогорском и Тихвинском районах перспективен для организации крупных водозаборов с производительностью более 1000 м3/сут. Подземные воды Карбонового плато значительно отличаются от вод Невы, используемых для водоснабжения Санкт-Петербурга, повышенной жесткостью (более 4 мг-экв/л и содержания кальция в большинстве проб более 50 мг/л), что связано с составом карбонатных отложений комплекса. Неравномерная защищенность веневско-протвинского комплекса от загрязнения, связанная с закарстованностью карбонатных пород, затрудняет поиск участков, соответствующих требованиям СанПиН.
  5. Вендский водоносный комплекс наиболее перспективен на поиски участков физиологически полноценных питьевых вод по минерализации и жесткости наиболее схожих с невскими водами, используемыми для водоснабжения Санкт-Петербурга. Рекомендуемые для поисков участки расположены на севере Всеволожского, на юге Выборского и в Приозерском районе — зона 4/1 на карте-схеме (Рис. 1), а также на севере Лодейнопольского и Подпорожского районов — зона 4/2.

Обсуждение результатов

В результате сбора и систематизации геологической информации по основным эксплуатационным  водоносным горизонтам, изучены качество подземных вод и их удельный дебит.  Методом наложения карт распространения водоносных горизонтов и административных районов области проведено выделение перспективных участков подземных вод в границах административных районов Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Характеристика макро- и микрокомпонентного состава подземных вод в границах каждого из 17 районов Ленинградской области и Санкт-Петербурга приведена в общей таблице  №1.  В ней приведена группа главных факторов физико-химических свойств питьевой воды: водородный показатель – рН (кислотность воды), минерализация, жесткость, основные макроэлементы:  калий, магний, кальций, натрий; неорганические соли: бикарбонаты, хлориды и сульфаты этих элементов – всего 12 показателей, а также 4 элемента наиболее часто встречающиеся и оказывающие значительное влияние на качество подземных вод основных водоносных комплексов Ленинградской области и Санкт-Петербурга: марганец, бор, железо и барий Наибольшее влияние на качество рассматриваемых нами подземных вод из этой группы оказывает железо, которое в девонском, совместной эксплуатации ордовикского и девонского, карбонового  кембро-ордовикского водоносных комплексов, где в половине проб воды концентрация превосходит ПДК, установленных СаНПиН 2.1.4.1116-02, и тем самым снижает качество воды. Влияние марганца на качество значительно слабее, чем влияние железа, но его концентрация десятки раз может  превосходить ПДК. Найбольшее количество превышений в архей-протерозойском водоносном комплексе. Барий и бор количество каждого  из них более чем  в 20% проб превышает ПДК. Другие элементы, концентрация которых не превышает 15%  в таблицу не внесены.

Кроме главных показателей качества питьевой воды в таблицы внесён показатель – удельный дебит воды (л/с), характеризующий наличие ресурсов питьевых вод на данном участке месторождения (локализации) [2, 3, 9,11,12].

С учётом  уровней содержания и соотношения макро- и микроэлементов в питьевой воде, общей санитарно-экологической обстановки и естественной защищённости подземных вод  выделены три эколого-биогеохимические зоны физиологически полноценных питьевых вод, различающиеся по уровням содержания и соотношения микроэлементов в питьевой воде:

А). Зона   ФППВ (47; 78) – физиологически полноценная питьевая вода для жителей региона № 47 (Ленинградская область) и 78 (Санкт-Петербург)  см. на карте зоны 4/1 и 4/2  (Рисунок 1);

Б). Зона физиологически полноценных питьевых вод (ФППВ) низшей категории качества, на карте под номерами 2, 3.

В). Зона ФППВ проблемная по защищённости подземных вод экологически неблагоприятных районов, на карте №1.

Характеристика состава подземных вод в пределах выделенных зон приведена в таблице 2. В зоны не включены районы, где перспектив увеличения водоотбора за счет местных ресурсов нет: Волховский, Кингисепский, Кировский, Киришский, Лодейнопольский, Тихвинский.
таблица_2

Зона ФППВ (47; 78) определена  на поле пресных подземных вод Вендского водяного комплекса, которая распространяется на территории северной части Всеволожского района, южной части Выборгского района, и южной части Приозерского района а также на территории Подпорожского района севернее линии  д. Савозеро – р. Ошта (см. карту – схему).

Рис. 2. Гидрологический разрез по линии I — I (А) и по линии II — II (Б)

карты-рисунок-2

На разрезах  представлен характер залегания пресных подземных вод. Красной линией отмечена глубина зоны пресных вод. Разрез II-II характеризует Карельский перешеек и зону 4/1, перспективную на поиски физиологически полноценных питьевых вод (Карта-схема.)

Разрез I-I проходит от озера Суходольское (речная система Вуоксы) на юг и отражает гидрохимическую зональность подземных вод.

Эти воды имеют выраженную региональную специфику и рассчитаны на население Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Содержание и диапазоны концентрации показателей ФППВ (47; 78) зоны на карте под  номерами 4/1 и 4/2, приведены на стр. 6 и в табл. №2.

ФППВ(47; 78) не требует предварительной водоподготовки, производство расположено непосредственно  на источнике (у артезианских скважин).

Зона физиологически полноценных питьевых вод низшей категории качества, на карте под номерами 3, 2,  характеризуется повышенной жёсткостью, практически повсеместно не защищена от загрязнения, часто отмечаются случаи несоответствия воды по бактериологическим показателям и повышенное содержание нитратов (зона 2 в среднем около 18 мг/л, часто превышают ПДК 70 мг/л). Накапливание нитратов и фосфатов обусловлено тем, что при прохождении через водопроницаемые грунты самоочищение вод происходит за счёт либо адсорбции, либо ионного обмена, который идёт только по катионному механизму. При этом нитраты не закрепляются на сорбентах и проникают на значительные глубины в подземные воды. Для жителей СПб это особенно опасно в связи с тем, что невская вода содержит  нитраты в диапазоне 0,1-0,5 мг/л и организм адаптирован к этим концентрациям. Резкий переход и потребление нитратонасыщенной воды неблагоприятно сказывается на организме человека, особенно детей.

Поиски физиологически полноценных питьевых вод в кембро-ордовикском водоносном горизонте осложнены часто встречающимися превышениями ПДК бария и радиологических показателей (альфа-радиоактивность). В подземных водах кембро-ордовикского водоносного горизонта концентрации железа и бария превышают ПДК более чем в 50% водоисточников. Зона охватывает районы: Волосовский, Гатчинский, Кингисеппский, Сланцевский,Тосненский и северную часть Лужского районов.

Диапазоны концентрации показателей ФППВ зон № 2, 3 приведены в табл. 2. 

Формула ФППВ (47; 78) по М. Г. Курлову в зоне № 3. (артскважина № 2903 СЗ ФГО (Ордовикский водоносный комплекс), пос. Бегуницы.

Формула ФППВ Бегунцы

Вода близкая к нейтральной, жёсткая, повышенной минерализации, гидрокарбонатно-кальциево-магниевая.

Зона ФППВ проблемная по защищённости подземных вод экологически неблагоприятных районов, на карте №1; табл. № 2.

Зона занимает территорию  Бокситогорского  и восточную часть Тихвинского  районов. Характеризуется аномально-нерегулируемым содержанием и соотношением микроэлементов, особую сложность представляет обоснование защищенности подземных вод от загрязнения, что связано с закарстованностью водовмещающих пород. Также воды комплекса обладают повышенной жесткостью относительно невской воды (в среднем около 4 мг-экв/л, максимально отмеченная жесткость 7,9 мг-экв/л) и повсеместным превышением ПДК железа более 0,3 мг/л. Диапазоны концентрации показателей ФППВ  зоны №  1; табл. №2.

Формула ФППВ (47; 78) по М. Г. Курлову в зоне № 1  (артскважина №27592 геологический фонд) Тульско-Михайловский комплекс  Пикалёво.

Формула ФППВ-Пикалево

Вода близкая к нейтральной, жёсткая, гидрокарбонатно-кальциево-магниевая.

Заключение

Определен наиболее приемлемый для жителей Санкт-Петербурга состав подземной питьевой воды (зоны 4/1; 4/2),  подтвержденный выбором самих жителей в процессе длительного практического эксперимента. Следовательно, теоретические предпосылки подтверждены практикой. В настоящее время свыше 100 тысяч жителей СПб и Ленинградской области пьют постоянно эту воду (зона 4/1). Каждый из них может подтвердить высокое качество и полезность ФППВ (47; 78).   Сравнивая химический состав невской воды и ФППВ (47; 78) видно явное преимущество  выбранной воды,  во-первых вода чиста, свежа, мягка и приятна на вкус, по всем органолептическим показателям схожа с водой реки Нева; во- вторых  по минерализации  и содержанию элементов в 2-2.5 раза превосходит невскую воду.

Подтверждено  утверждение о том, что наиболее полезна вода  с оптимальным для организма составом.

 Литература:

  1. Воробьева Л. В., Семенова В. В., Селюжицкий Г. В., Бокина Л. И. Региональные проблемы эколого-гигиенической безопасности условий питьевого водоснабжения. // Вестник С.Петерб. гос. Мед.  академии им. И. И. Мечникова. 2001. № 1. С. 56–61.
  2. Годин В. Ю., Воронюк Г. Ю. Гидрогеологическое заключение: состояние питьевых подземных вод Ленинградской области. ООО «АКВАЛАЙН», СПб, 2012 год.
  3. Грейсер Е.Л., Иванова Н.Г. Пресные подземные воды: состояние и перспективы водоснабжения населенных пунктов и промышленных объектов. Разведка и охрана недр. вып. 5, 2005. — с. 36-42.
  4. Красовский Г. Н., Рахманин Ю. А., Егорова Н. А. и др. Гигиенические основы формирования перечней показателей для оценки и контроля безопасности питьевой воды // Гигиена и санитария. – 2010. — № 4. – С 8 – 12.
  5. Морозова Е. В. Состояние здоровья детей дошкольного возраста в зависимости от качества питьевой воды. (На примере г. Смоленска). Автор. Дисс. Канд. Мед. Наук М. 2008.
  6. Неумывакин И. П. Вода – жизнь и здоровье: мифы и реальность. Издательство: Диля, 2015.
  7. Новейшая история Петербурга 2003-2011: «Отчет о работе городского правительства с 2003 по 2011 год». СПб, 2012.
  8. Обеспечение Санкт-Петербурга физиологически полноценной питьевой водой. Под редакцией Сергеева О. Е., Меркушева В. Н. СПб, 2011.
  9. СанПиН 2.1.4.1116-02. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»
  10. Толмачева Н. В. «Эколого-Физиологическое обоснование оптимальных уровней макро-и микроэлементов в питьевой воде и пищевых рационах. Диссертация. Д-ра. Мед. наук М. 2011.
  11. Шварц А. А. «Химический состав подземных вод Санкт-Петербургского региона в свете новых требований к качеству питьевой воды. // Вестник СПбГУ. Серия 7, вып. 1. С 15 — 26.11.
  12. Шебеста Е. А., Андреева Н. Г., ЯновскийА. С. И др. Отчет «Создание современной гидрогеологической карты Ленинградского артезианского бассейна масштаба 1:500 000 с выявлением условий локализации питьевых подземных вод, различных по защищенности водоносных горизонтов и качеству вод». ГП ПКГЭ, СПб., 2007; ФБУ «ТФГИ по СЗФО» № 27592.
  13. Яхнин Э. Я., Томилин А. М., Шелемотов А. С. «Оценка качества и химический состав подземной воды дочетвертичных отложений Ленинградской области». Разведка и охрана недр.2005-вып.5,стр. 42-48.
  14. Якубова И. Ш., Мельцер А. В., Ерастова Н. В., Базилевская Е. М. “Гигиеническая оценка обеспечения населения Санкт-Петербурга безопасной, безвредной и физиологически полноценной питьевой водой.”//Гигиена и санитария. — 2015. — №3. С 21-24.

Приложения: Рис. 1, Рис. 2; общие таблицы №1, №2.

⇒ Оригинал статьи на сайте godin.me

© Годин В.Ю., 2016

Статья в журнале Разведка и охрана недр

 

⇐ Читать статью в .pdf 

Ещё статьи
Load More In Новости

Добавить комментарий

Смотрите также

Вода для детей — как выбрать

Какая питьевая вода полезна для детей? Как соблюдать питьевой режим? Что пьют дети в школа…