Поверхностные и подземные воды, их взаимодействие

Эрозия почв наносит большой ущерб, в первую очередь — земельным ресурсам: снижается плодородие почв и сокращаются площади обрабатываемых земель. Однако от эрозии почв страдает не только сельское хозяйство. Почва, смываемая с полей, откладывается в прудах, озерах, водохранилищах, попадает в каналы и реки. Расчистка водоемов требует больших средств. При стоке воды и смыве почвы с пашни отчуждается определенная доля вносимых удобрений, которая не просто теряется, но и оказывает негативное влияние на экологическое состояние территории, особенно, на качество воды в водоемах. Многообразный ущерб приносит и ветровая эрозия почв.

Количественно процесс эрозии почв характеризуют интенсивностью смыва или сдувания, выражаемой в тоннах на гектар (т/га) в год, либо мощностью утраченного слоя почвы в единицу времени (мм/год). В этих же единицах измеряют и скорость почвообразования. О степени опасности эрозии можно судить, сопоставив интенсивность смыва (или сдувания) со скоростью почвообразовательного процесса. Если интенсивность эрозии меньше скорости почвообразования, то можно предположить, что она не представляет опасности. Такую эрозию считают нормальной. Если же интенсивность потерь почвы больше скорости почвообразования, эрозию считают ускоренной. 
Определение интенсивности потерь почвы от эрозии — достаточно трудоемкая задача. Еще труднее измерить скорость почвообразовательного процесса. Чаще всего для этой цели каким-либо способом (например, радиоуглеродным методом) определяют время образования гумусового горизонта и измеряют его мощность. Разделив мощность гумусового горизонта на время его образования, получают среднюю скорость почвообразовательного процесса (в мм/год).  
Следует отметить, что вопрос о величинах допустимых потерь почвы (а эти величины служат основой для использования количественных методов проектирования противоэрозионных мероприятий) до сих пор не имеет достаточно надежного решения.

 

 

Среднегодовой предельно допустимый смыв почвы (т/га)

Почвы	Степень смытости
	Несмытые и слабо смытые	средне смытые	сильно смытые
Дерново-подзолистые, светло-серые лесные на лёссовых и других рыхлых породах	2,0	1,5	1,0
Дерново-подзолистые, светло-серые лесные на лёссовых и других рыхлых породах	2,0	1,5	1,0
Серые и темно-серые лесные, чернозёмные и темно-каштановые	2,0	2,0	1,5
Каштановые, светло-каштановые и сероземные	1,5	1,5	1,0
Почвы, сформировавшиеся на опоках и мелах	1,0	0,5	0,5

 

Сущность мероприятий по предотвращению водной эрозии состоит в уменьшении поверхностного стока, сохранении на поле максимального количества атмосферных осадков, переводе поверхностного стока во внутри почвенной, в усилении противоэрозионной стойкости почв.

Мероприятия.

Защита почвы от водной эрозии обеспечивается комплексом организационно-хозяйственных, агромелиоративных, лесо- и гидромелиоративных мероприятий.

Организационно-хозяйственные мероприятия предусматривают обследование и картирование полей с целью оценки земель по их эрозионному состоянию, разработку проекта внутрихозяйственного землеустройства с противоэрозионной организацией территории, контроль над своевременным выполнением всех намеченных проектом мероприятий по защите почвы от эрозии.

Агромелиоративные мероприятия включают почвозащитный севооборот с большим удельным весом многолетних трав и с полосным размещением культур на склоновых землях, систему противоэрозионной обработки почвы, снегозадержание и регулирование снеготаяния на склонах, систему органических, минеральных удобрений, известкования или гипсования с учетом смытости почвы.

Основная задача этих приемов — свести до минимума поверхностный сток.

 

Кротование. Сущность этого приема состоит в создании на некоторой глубине от поверхности почвы системы пустот в виде цилиндрических ходов, параллельных поверхности. Кротовины делаются при помощи кротователя, который создает на глубине 35…40 см от поверхности почвы круглые ходы диаметром 6…8 см на расстоянии 0,7…1,4 м друг от друга. Вода в кротовину поступает через щель, прорезанную вертикальной стойкой, прикрепленной к полевой доске плуга. 
Кротование положительно влияет на свойства почвы: улучшает ее водопроницаемость, распределение влаги по профилю. В условиях избыточного увлажнения кротование позволяет избавиться от лишней влаги.

Большое противоэрозионное значение имеет прерывистое бороздование, резко уменьшающее или полностью прекращающее смыв почвы, увеличивающее запасы продуктивной влаги на 20…60 мм и повышающее урожайность зерновых культур на 0,15…0,25 т/га. Глубина борозд 18…20 см, расстояние между ними 5…10 м, а между перемычками 1..3 м. Чем ниже по склону и чем круче склон тем чаще делают борозды и перемычки в бороздах. Поперечные борозды с перемычками можно производить обычными плугами со специальными приспособлениями ПРНТ-70000, ПРНТ-80000. Прерывистые борозды на глубину до 18 см могут быть проведены орудиями с рабочими органами типа окучника.

 

 

6. Техногенное воздействие на  подземные воды

В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей степени ориентируется на подземные воды. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду и подземные воды подвергаются загрязнению. Техногенные компоненты обнаруживаются уже не только в верхних, слабо защищенных, водоносных горизонтах, но и в глубоких артезианских резервуарах.

Под антропогенным загрязнением подземных вод понимают ухудшение качества воды (химических, физических, биологических свойств). Антропогенное влияние на подземные воды стало особенно ощутимым в текущем столетии в связи с развитием и интенсификацией промышленности и сельского хозяйства, ростом крупных городов и расширением урбанизированных территорий. Оно проявляется в истощении запасов подземных вод и ухудшении их качества; при этом в подземных водах может увеличиться содержание компонентов, характерных для природных подземных вод (хлориды, сульфаты, железо и др.), но могут также появиться компоненты и соединения, связанные исключительно с деятельностью человека -- поверхностно-активные вещества, ядохимикаты, синтетическая органика и др.

Понятие "загрязнение" относится, прежде всего, к подземным водам питьевого назначения. Качество воды 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.

Химическое загрязнение подземных вод связано с поступлением промышленных сточных вод, утечками технологических жидкостей, растворением атмосферными осадками сырья, твердых отходов и продуктов промышленности, загрязнением атмосферного воздуха, неправильным использованием сельскохозяйственных удобрений и ядохимикатов. Для современного промышленного производства характерно разнообразие состава сырья, продуктов, сточных вод, отходов (именно это определяет многочисленность веществ, которые могут поступать в водоносный горизонт). На участках химического загрязнения в подземных водах обнаружены тяжелые металлы, нефтепродукты, синтетические органические соединения, хлориды, сульфаты, фтор, мышьяк, азот и многие другие вещества. Показатели химического состава и химических свойств воды, которые целесообразно определять в районе воздействия сточных вод и отходов, специфичны для различных предприятий.

Биологическое загрязнение подземных вод вызывается микроорганизмами, поступающими при инфильтрации фекальных и коммунально-бытовых сточных вод из выгребных ям, канализационной сети, скотных дворов, полей фильтрации, а также при использовании береговыми водозаборами загрязненных речных вод. Из мелководных водохранилищ и прудов-охладителей с теплой водой могут проникать сине-зеленые водоросли и другая микрофлора по водоносному горизонту в водозаборные скважины, находящиеся на расстоянии десятков метров и более от берега. Эти микроорганизмы вызывают обрастания трубопроводов, резервуаров и ухудшают качество воды.

Разнообразные органические вещества, поступающие в подземные воды с коммунально-бытовыми сточными водами и отходами, а также из отходов пищевой промышленности, стимулируют интенсивный рост и активность микроорганизмов в водоносном горизонте, что приводит к дополнительному ухудшению качества воды.

Радиоактивное загрязнение подземных вод ураном, радием, стронцием, цезием и другими элементами в основном является следствием ядерных взрывов, поступления сточных вод с предприятий, добывающих или использующих радиоактивные вещества.

Тепловое загрязнение подземных вод возникает на участках прудов-охладителей нагретых промышленных вод, при сбросе в скважины нагретых вод из систем кондиционирования, а также на участках, где береговые водозаборы используют речные воды с повышенной температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.

Загрязнение подземных вод не является локальным процессом, оно тесно связано с загрязнением окружающей природной среды в целом. Содержащиеся в подземных водах зоны активного водообмена загрязнения в конечном итоге попадают в реки и озера (области разгрузки).

Удовлетворение качества воды водоисточников гигиеническим, требованиям, в конечном счете оценивается по отсутствию неблагоприятного, вредного влияния на здоровье населения. Неблагоприятное влияние водной среды может быть прямым и косвенным. Прямое воздействие осуществляется при наличии в воде болезнетворных микроорганизмов и инвазий, а также при  неблагоприятном химическом составе воды и проявляется в виде инфекционных и неинфекционных заболеваний. Косвенное влияние выражается главным образом в ограничении водопользования вследствие появления неприятных органолептических свойств воды. Запах, привкус, окраска и мутность являются весьма важными характеристиками качества питьевой воды, воспринимаемых населением как косвеннное свидетельство появления в воде нежелательных и возможно вредных для здоровья загрязнений (Данилов Н.В., 1956г.).

В наблюдениях на людях доказано, что изменение запаха и вкуса оказывает рефлекторное влияние на водно-питьевой режим и физиологические функции организма (Журавлева И.Н.,1949). Неблагоприятные  органолептические свойства воды лишают ее способности возбуждать деятельность важных для пищеварения секреторных аппаратов, в частности секреторную деятельность желудка, и при самой высокой степени питьевой возбудимости, т.е при жажде вызывают негативную физиологическую реакцию, проявляющуюся в отказе от употребления или в ограничении потребления  такой воды (Черкинский С.Н., Беляев И.И., Габович Р.Д., 1952, 1962, 1975 г).

Актуальность проблемы влияния химических веществ находящихся в воде  на население остается высокой, несмотря на многочисленные наблюдения в связи с появлением более токсичных продуктов в результате трансформации их в водной среде под действием многих физических, химических, химических и биологических факторов (Надеенко В.Г., Левченко В.Г. 1977г.) Установлена суммация токсического эффект при воздействие на организм вольфрама и молибдена, наоборот, комбинированное действие вольфрама  и меди, молибдена и меди и др.

Из числа изученных микроэлементов хорошо известна патология населения, связанная с недостаточностью йода в питьевой воде. При избытке фтора в воде возникает флюороз. Недостаток в питьевой воде фтора ведет к  кариесной патологии зубов.

Повышенное количество солей натрия способствует увеличению сердечно-сосудистой патологии (Будеев И., 1977г.) Избыток молибдена ведет к появлению «молибденовой подагры», при его недостатке появляется предрасположенность  к развитию эндемического зоба (Уразаев Н.М., Габович Р.Д., Кульская О.А., 1967г.)

Имеется потребность в изучении влияния многих химических веществ на здоровье в натурных условиях с учетом климатических, гидрологических условий.

Нередко при неинтенсивном, но постоянном загрязнении воды наблюдаются хронически протекающие водные эпидемии.

Водный путь распространения свойствен холере, брюшному тифу, паратифу. К вирусам, передающимся через воду, относятся вирусы инфекционного гепатита, полиомиелита, аденовирусы, коксаки А и В. К водным инфекциям относят лептоспирозы и туляремию, не исключается возможность заражения туберкулезом.

Заключение

Чем больше интервал времени и чем больше территория, тем в меньшей степени сказывается непосредственное влияние подстилающей поверхности на водность находящихся на этой территории водных объектов. Загрязнение пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, не только сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды, но и приводит к необходимости колоссальных затрат на очистку воды, ремонт и реконструкцию очистных сооружений, дополнительных затрат на здравоохранение. Это происходит на фоне недостаточной изученности и состояния загрязнения, и влияния многих вредных компонентов на здоровье людей и животных, и неразвитости методов исследований многих новых видов загрязнения.