Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

14.4: Забруднення підземних вод забрудненою водопровідною водою

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20675

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Мета навчання
    • Визначте забруднення грунтових вод.
    • Перерахуйте інші забруднення підземних вод та їх джерела.

    Забруднення ґрунтових вод (також називається забрудненням підземних вод) відбувається, коли забруднюючі речовини викидаються на землю і пробиваються в грунтові води. Цей тип забруднення води також може відбуватися природним шляхом через наявність незначної та небажаної складової, забруднюючої речовини або домішки в підземних водах, і в цьому випадку це, швидше за все, називають забрудненням, а не забрудненням.

    Як підземні води забруднюються?

    Забруднювач часто створює шлейф забруднюючих речовин у водоносному шарі. Рух води і дисперсія всередині водоносного шару поширює забруднювач на більш широку площу. Його просувається межа, яку часто називають краєм шлейфу, може перетинатися з грунтовими свердловинами або денним світлом у поверхневі води, такі як просочення та джерела, що робить запаси води небезпечними для людей та дикої природи. Рух шлейфу, який називається фронтом шлейфу, може бути проаналізовано за допомогою гідрологічної транспортної моделі або моделі підземних вод. Аналіз забруднення підземних вод може бути зосереджений на характеристиках ґрунту та геології ділянки, гідрогеології, гідрології та природі забруднюючих речовин.

    Забруднення може відбуватися від санітарних систем на місці, звалищ, стоків з очисних споруд, що протікає каналізації, автозаправних станцій або від надмірного внесення добрив у сільському господарстві. Забруднення (або забруднення) також може відбуватися від природних забруднень, таких як миш'як або фтор. Використання забруднених підземних вод спричиняє небезпеку для здоров'я населення через отруєння або поширення хвороб.

    Різні механізми впливають на транспортування забруднюючих речовин, наприклад, дифузія, адсорбція, опади, гниття, у підземних водах. Проаналізовано взаємодію забруднення підземних вод з поверхневими водами за допомогою гідрологічних транспортних моделей.

    Типи забруднюючих речовин

    Забруднення, виявлені в підземних водах, охоплюють широкий спектр фізичних, неорганічних хімічних, органічних хімічних, бактеріологічних та радіоактивних параметрів. В основному, багато тих самих забруднювачів, які відіграють певну роль у забрудненні поверхневих вод, також можуть бути знайдені в забруднених підземних водах, хоча їх відповідне значення може відрізнятися.

    Миш'як і фтор

    Миш'як та фтор були визнані Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ) найсерйознішими неорганічними забрудненнями у питній воді у всьому світі.

    Неорганічний миш'як - найпоширеніший вид миш'яку в грунті і воді. Металоїдний миш'як може зустрічатися природним чином у підземних водах, як це найчастіше спостерігається в Азії, включаючи Китай, Індія та Бангладеш. У рівнині Ганг на півночі Індії та Бангладеш сильне забруднення підземних вод природним миш'яком вражає 25% водяних свердловин на мілководді двох регіональних водоносних горизонтів. Підземні води в цих районах також забруднюються застосуванням пестицидів на основі миш'яку.

    Миш'як у підземних водах також може бути присутнім там, де проводяться гірничі роботи або відвали шахтних відходів, які будуть вимивати миш'як.

    Природний фтор у підземних водах викликає все більшу стурбованість, оскільки використовуються більш глибокі підземні води, «при цьому понад 200 мільйонів людей ризикують питною водою з підвищеними концентраціями». Фтор особливо може виділятися з кислих вулканічних порід і дисперсного вулканічного попелу, коли жорсткість води низька. Високий рівень фтору в підземних водах є серйозною проблемою в аргентинських пампасах, Чилі, Мексиці, Індії, Пакистані, Східно-Африканському рифті та деяких вулканічних островах (Тенеріфе)

    У районах, які мають природний високий рівень фтору в підземних водах, які використовуються для питної води, як стоматологічний, так і скелетний флюороз може бути поширеним і важким.

    Збудники

    Хвороби, що передаються водою, можуть поширюватися через колодязь підземних вод, який забруднений фекальними патогенами з вигрібних ям.

    Відсутність належних санітарних заходів, а також неправильно розміщені колодязі можуть призвести до того, що питна вода забруднена хвороботворними мікроорганізмами, що переносяться в калі і сечі. До таких фекально-оральних захворювань відносяться черевний тиф, холера і діарея. З чотирьох типів збудників, які присутні в калі (бактерії, віруси, найпростіші та гельмінти або яйцеклітини гельмінтів), перші три зазвичай можна зустріти в забруднених грунтових водах, тоді як відносно великі яйцеклітини гельмінтів зазвичай фільтруються ґрунтовим матрицею.

    Глибокі замкнуті водоносні горизонти зазвичай вважаються найбезпечнішим джерелом питної води по відношенню до патогенних мікроорганізмів. Патогени з очищених або неочищених стічних вод можуть забруднювати певні, особливо неглибокі, водоносні горизонти.

    Нітрат

    Нітрат є найпоширенішим хімічним забруднювачем у підземних водах і водоносних горизонтах світу. У деяких країнах з низьким рівнем доходу рівень нітратів у грунтових водах надзвичайно високий, що спричиняє значні проблеми зі здоров'ям. Він також стабільний (не деградує) в умовах високого кисню.

    Рівень нітратів вище 10 мг/л (10 ppm) у підземних водах може викликати «синдром синього немовляти» (придбана метгемоглобінемія). Стандарти якості питної води в Європейському Союзі передбачають менше 50 мг/л для нітратів у питній воді.

    Однак зв'язки між нітратами у питній воді та синдромом синьої дитини були оскаржені в інших дослідженнях. Спалахи синдрому можуть бути викликані іншими факторами, ніж підвищена концентрація нітратів у питній воді.

    Підвищений рівень нітратів у підземних водах може бути викликаний санітарією на місці, утилізацією мулу стічних вод Тому він може мати міське або сільськогосподарське походження.

    Органічні сполуки

    Летючі органічні сполуки (ЛОС) є небезпечним забруднювачем грунтових вод. Вони, як правило, впроваджуються в навколишнє середовище через недбалу промислову практику. Багато з цих сполук, як відомо, не були шкідливими до кінця 1960-х років, і це було деякий час, перш ніж регулярні випробування підземних вод виявили ці речовини в джерелах питної води.

    Первинні забруднювачі ЛОС, виявлені в підземних водах, включають ароматичні вуглеводні, такі як сполуки BTEX (бензол, толуол, етилбензол та ксилоли) та хлоровані розчинники, включаючи тетрахлоретилен (PCE), трихлоретилен (TCE) та вінілхлорид (VC). BTEX є важливими компонентами бензину. PCE і TCE - промислові розчинники, які історично використовуються в процесах хімчистки і як знежирювач металів відповідно.

    Інші органічні забруднювачі, присутні в підземних водах і отримані в результаті промислових операцій, є поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ). Завдяки своїй молекулярній масі нафталін є найбільш розчинним і рухливим ПАГ, що міститься в підземних водах, тоді як бензо (а) пірен є найбільш токсичним. ПАУ, як правило, виробляються як побічні продукти шляхом неповного згоряння органічної речовини.

    Органічні забруднювачі також можна знайти в підземних водах як інсектициди та гербіциди. Як і багато інших синтетичних органічних сполук, більшість пестицидів мають дуже складні молекулярні структури. Ця складність визначає розчинність у воді, адсорбційну здатність та рухливість пестицидів у системі підземних вод. Таким чином, деякі види пестицидів є більш мобільними, ніж інші, тому вони можуть легше дістатися до джерела питної води.

    Метали

    Кілька слідів металів трапляються природним чином у певних скельних утвореннях і можуть потрапляти в навколишнє середовище від природних процесів, таких як вивітрювання. Однак промислова діяльність, така як видобуток корисних копалин, металургія, утилізація твердих відходів, лакофарбові та емалеві роботи тощо, може призвести до підвищення концентрації токсичних металів, включаючи свинець, кадмій та хром. Ці забруднюючі речовини мають потенціал, щоб пробитися в грунтові води.

    На міграцію металів (і металоїдів) у підземних водах впливатимуть кілька факторів, зокрема хімічні реакції, які визначають розподіл забруднюючих речовин між різними фазами та видами. Таким чином, рухливість металів в першу чергу залежить від рН і окислювально-відновного стану грунтових вод.

    Фармацевтика

    Сліди кількості фармацевтичних препаратів з очищених стічних вод, що проникають у водоносний горизонт, є одними з нових забруднювачів ґрунтових вод, що вивчаються по всій території США. Популярні фармацевтичні препарати, такі як антибіотики, протизапальні засоби, антидепресанти, протинабрякові засоби, транквілізатори тощо, зазвичай знаходяться в очищених стічних водах. Ця стічна вода скидається з очисного споруди, і часто пробивається в водоносний шар або джерело поверхневих вод, що використовуються для питної води.

    Слідові кількості фармацевтичних препаратів як у підземних, так і в поверхневих водах набагато нижче того, що вважається небезпечним або викликає занепокоєння в більшості районів, але це може бути зростаючою проблемою, оскільки населення зростає і більше меліорованих стічних вод використовується для комунального водопостачання.

    Інші

    Інші органічні забруднювачі включають цілий ряд органогалогенідів та інших хімічних сполук, нафтових вуглеводнів, різних хімічних сполук, що містяться в продуктах особистої гігієни та косметичних засобів, забруднення наркотиками за участю фармацевтичних препаратів та їх метаболітів. Неорганічні забруднювачі можуть включати інші поживні речовини, такі як аміак і фосфат, і радіонукліди, такі як уран (U) або радон (Rn), природно присутні в деяких геологічних утвореннях. Вторгнення морської води також є прикладом природного забруднення, але дуже часто посилюється діяльністю людини.

    Забруднення підземних вод є всесвітньою проблемою. Дослідження якості підземних вод основних водоносних горизонтів США, проведене між 1991 і 2004 роками, показало, що 23% вітчизняних свердловин мали забруднюючі речовини на рівнях, що перевищують показники здоров'я людини. Інше дослідження показало, що основними проблемами забруднення підземних вод в Африці, враховуючи порядок важливості, є: (1) забруднення нітратами, (2) патогенними агентами, (3) органічне забруднення, (4) засолення та (5) дренаж кислотних шахт.

    Потенційне здоров'я та інші наслідки забруднюючих речовин підземних вод

    Геологічна служба США надає великий перелік забруднюючих речовин підземних вод з їх потенційним здоров'ям та іншими наслідками.

    https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-08/documents/mgwc-gwc1.pdf

    Резюме

    • Забруднення ґрунтових вод (також називається забрудненням підземних вод) відбувається, коли забруднюючі речовини викидаються на землю і пробиваються в грунтові води.
    • Забруднення, виявлені в підземних водах, охоплюють широкий спектр фізичних, неорганічних хімічних, органічних хімічних, бактеріологічних та радіоактивних параметрів.
    • Геологічна служба США розробила великий перелік забруднюючих речовин підземних вод з їх потенційним здоров'ям та іншими наслідками.

    Автори та атрибуція