Классификация поверхностных вод по их качеству

Величина ИЗВ	Степень загрязнения	Класс качества воды
Менее или равно 0,3	Очень чистая	I
Более 0,3 до 1	Чистая	II
Более 1 до 2,5	Умеренно загрязненная	III
Более 2,5 до 4	Загрязненная	IV
Более 4 до 6	Грязная	V
Более 6 до 10	Очень грязная	VI
Более 10	Чрезвычайно грязная	VII

Влияние города на химический состав речных вод может быть также оценено по показателю приращения стока химических элементов. Он рассчитывается по разнице между объемами среднего многолетнего стока приоритетных химических компонентов в пунктах выше и ниже города. Так, например, за счет г. Светлогорска приращение стока приоритетных загрязняющих ингредиентов в р. Березину составляет 2–31 %, то есть за счет города формируется 31 % объема стока органических веществ по БПК₅, 12 – аммонийного азота и нефтепродуктов и 2 % – нитритного азота [129].

Химический состав подземных вод является одним из наиболее универсальных показателей уровня и характера техногенного воздействия на гидросферу. Состав вод формируется в результате взаимодействия как природных, так и техногенных факторов. В пределах городов влияние техногенных факторов становится определяющим, и геохимический облик подземных вод коренным образом трансформируется.

В естественных условиях на территории Беларуси формируются подземные воды преимущественно гидрокарбонатного магниево-кальциевого состава с минерализацией от 0,1 до 0,8 г/дм³ [130].

В городах трансформация химического состава подземных вод проявляется в повышении концентраций химических элементов и нарушении соотношений между ними. Иногда на сравнительно небольшой и однородной в ландшафтном отношении территории наблюдается резко выраженная мозаичность химического состава вод, что в природных условиях практически не встречается.

Многообразие видов воздействий и неоднородность гидрогеологических условий формируют на городских территориях и в зонах воздействия городов сложные гидрогеохимические ситуации. Наибольшему воздействию подвергаются залегающие первыми от поверхности грунтовые воды. Через грунтовые воды техногенные вещества могут мигрировать как в напорные воды (в области питания), так и в поверхностные воды (на участках, где грунтовые воды дренируются реками).

Гидрохимическая трансформация грунтовых вод в значительной степени обусловлена коммунально-бытовым загрязнением. По данным исследований [131, 132, 133], основными загрязнителями грунтовых вод в жилых зонах являются нитраты и хлориды, содержание которых в подземных водах в большинстве случаев превышает допустимые уровни. По данным М. П. Оношко (1998), встречаемость превышений ПДК по нитратному азоту в колодезных водах городов Беларуси составляет от 50 до 82 % [134].

Агроселитебные ландшафты городов испытывают значительную нагрузку за счет поступления бытовых сточных вод. Большая часть подворий в зонах индивидуальной застройки не оборудована системами водоотведения, и образующиеся бытовые стоки инфильтруются в толщу почвы и подстилающих пород. Часто проблема усугубляется близким залеганием грунтовых вод. Установлено, что воды первого от поверхности водоносного горизонта агроселитебных городских ландшафтов Беларуси чаще всего характеризуются повышенной минерализацией (более 500 мг/дм³), значительным превышением фоновых концентраций практически всех компонентов химического состава. Максимальные зафиксированные содержания хлоридов составляют 112 мг/дм³, сульфатов – 450, натрия – 188, магния – 109, калия – 45, аммонийного азота – 88 мг/дм³. Реакция вод от нейтральной до слабощелочной. Часто трансформируется исходный зональный состав вод: например, в ряде случаев формируются сульфатные, хлоридные или нитратные воды [129].

Наиболее интенсивной гидрохимической трансформации подвергаются подземные воды промышленных зон городов, особенно зон воздействия производств, связанных с переработкой минерального сырья и образованием больших объемов отходов. В таких случаях создается режимная наблюдательная сеть и ведутся регулярные наблюдения за химическим составом подземных вод и его динамикой. Многолетние наблюдения позволяют выявлять особенности хемотрансформации подземных вод и определять факторы их формирования, среди которых основными являются инфильтрация и растекание загрязненных вод со стороны источников, а также аварийные разливы стоков. Анализ данных наблюдений свидетельствует о том, что глубина проникновения загрязняющих веществ может составлять более 100 м, среди элементов-загрязнителей присутствуют сульфаты, железо, фосфор, аммоний, калий и др. Высокая степень загрязнения вод отмечается также в местах складирования промышленных отходов. Вынос загрязняющих веществ из толщи отходов происходит двумя путями: они вымываются фильтрующимися атмосферными осадками и выщелачиваются близко расположенными к поверхности грунтовыми водами. Оба фактора в наибольшей степени проявляются в периоды с аномально высоким количеством осадков. В зонах воздействия нефтебаз и автозаправочных станций имеет место загрязнение подземных вод нефтепродуктами [135].

Наименьшую гидрохимическую трансформацию испытывают грунтовые воды ландшафтно-рекреационных зон городов. Например, грунтовые воды лесопарковой зоны г. Светлогорска отличаются низкой минерализацией, кислой реакцией среды. Высокая доля в ионном составе этих вод хлоридов и натрия объясняется, скорее всего, интенсивным применением противогололедных солей на автодорогах и пешеходных тропах и их миграцией сквозь толщу легкопроницаемых песчаных отложений. Напорные воды лесопарковой зоны характеризуются средней минерализацией, нейтральной реакцией среды, гидрокарбонатным магниево-кальциевым составом вод, что свидетельствует об их незначительном изменении.

При оценке качества подземных вод содержание загрязняющих веществ сопоставляется с ПДК. Выделяются две степени загрязнения: первая – если содержание загрязняющих веществ выше фонового и продолжает возрастать, но остается ниже ПДК; вторая – если содержание загрязняющих веществ выше ПДК. Критерии для оконтуривания области загрязненных вод могут выбираться разные: показатель минерализации 1 г/дм³; предельные значения других обобщенных показателей (общей жесткости, окисляемости); ПДК наиболее характерного загрязняющего компонента; ПДК группы основных загрязняющих компонентов. Перечень веществ, для которых установлены ПДК, достаточно широк. Их выбор при исследовании и контроле определяется исходя из вида использования вод, а также с учетом типа и источников загрязняющих веществ.

Как правило, сеть режимных скважин размещена по городской территории неравномерно. Это затрудняет оценку состояния подземных вод в пределах города. Поэтому для оценки также применяют метод аналогов, опираясь на функциональное зонирование [131, 132, 133].

Гидрохимическая съемка. Гидрохимическое опробование на территории городов предполагает отбор водных проб всех типов:

• речные воды отбираются в пунктах опробования выше и ниже города,

• поверхностные воды – из всех естественных и искусственных водоемов и водотоков,

• сточные воды, фильтраты – из шламохранилищ, прудов-отстойников, полей фильтрации,

• нормативно чистые и нормативно очищенные воды на выпусках в природные водоемы и водотоки,

• подземные воды – из скважин режимной сети, из водозаборных скважин, из шахтных колодцев.

Изучение состояния подземных вод осуществляется в соответствии с общепринятыми методиками. Отбор водных проб из высокодебитных скважин производится сразу после прокачки, из низкодебитных – на следующий день после прокачки. Во время отбора проб замеряются уровни подземных вод.

Водные пробы при отборе формируются раздельно по видам анализа: на общий гидрохимический анализ, содержание тяжелых металлов, соединений азота, нефтепродуктов, величины ХПК, железа и др. Пробы для определения содержания форм азота консервируются хлороформом сразу после отбора, тяжелых металлов – фильтруются и подкисляются, нефтепродуктов и железа – консервируются во время отбора соответствующими реактивами.

Почвенный покров. Благодаря уникальному положению в центре экосистемы на пе­ресечении путей миграции веществ, а также депонирующим свойст­вам, почва является основным объектом геохимических исследований при изучении трансформации городской среды. Состояние почвенного покрова во многом определяет состояние других природных компонентов. Уменьшение площади естественных почв, изменение их физико-химических и механических свойств, загрязнение токсичными ве­ществами – эти и другие факторы нарушают соотношение по­верхностного и подземного стока, влияют на химический состав природных вод. От состояния почвы зависит качество атмосферного воздуха, жизнеспособность зеленых насаждений, качество выращиваемой растениеводческой продукции.

На территории городов почвенный покров отличается сложностью и неоднородностью. Его формирование обусловлено не столько природными факторами и процессами, сколько деятельностью человека. Наряду с почвами, сохранившими естественное состояние, на территории городов распространены антропогенно преобразованные почвы и запечатанные искусственным покрытием поверхности.

Непосредственно термином «городские почвы» в настоящее время называют антропогенно измененные почвы, имеющие созданный в результате деятельности человека поверхностный слой мощностью более 50 см, полученный перемешиванием, насыпанием, погребением или загрязнением материала урбаногенного происхождения, в том числе строительно-бытовым мусором [136].

Техногенные вещества, поступающие на земную поверхность, подвергают почвы городов механической, физической и химической трансформации. За счет постоянного привноса разнообразного материала (пыль, отходы, строительный мусор и др.) наблюдается рост почвенного профиля вверх, формируется так называемый «культурный слой». Мощность такого слоя может колебаться в значительном диапазоне (в Минске – до 7 м, в Саратове – до 12 м, в Москве – до 22 м) и зависит от величины города, истории его развития и уровня промышленной нагрузки [94, 129].

Трансформация почв урбанизированных территорий происходит также вследствие изменения глубины залегания грунтовых вод. При этом возможно как осушение (в результате преднамеренных действий и опосредованного воздействия), так и подтопление, и заболачивание. Так, во многих городах Беларуси осушены и застроены заболоченные земли, в том числе торфяные болота.

Формирование очагов тепла над городской территорией, «запечатанность» земной поверхности способствуют перегреву почвы, недополучению выпадающих атмосферных осадков, развитию эрозионных процессов. Изменяются физико-механические свойства почв, для них характерны пониженная влагоемкость, повышенная уплотненность, каменистость. Иногда наблюдаются карстово-суффозионные просадки, оседание почвенно-грунтовой толщи из-за увеличения расхода подземных вод, выщелачивания растворимых солей и извести, в насыпных грунтах.

Спектр разнообразия почв в пределах городов очень широк: от природных ненарушенных до полностью уничтоженных. Общепринятой классификации техногенно-измененных почв не разработано, предлагаются различные варианты классификационных построений [137, 138, 139, 140 и др.]. Разделение городских почв проводится по мощности измененного слоя, по характеру изменений и происходящих в почве процессов.

Систематика почв и почвоподобных тел городов южнотаежной зоны Европейской территории России, разработанная М.Н. Строгановой с соавторами (1992), основана на особенностях морфологического строения почвенного профиля, а также на особенностях почвообразующих пород и поверхностных грунтов, приведена в табл. 21.10.

Предложенная классификация исходит из того, что вся территория города представлена открытыми, частично озелененными территориями и закрытыми, застроенными и заасфальтированными.

Таблица 21.10