Загрязнение грунтовых вод

редактировать
Загрязнение, которое происходит, когда загрязняющие вещества выбрасываются на землю и просачиваются в грунтовые воды Пример загрязнения грунтовых вод в Лусаке, Замбия, где уборная выгребной ямой на заднем плане загрязнения неглубокий колодец на переднем плане патогенами и нитратами.

Загрязнение подземных вод (также называемое загрязнением грунтовых вод ) происходит, когда загрязнители попадают в землю и попадают в грунтовые воды. Этот тип загрязнения воды также может быть естественным путем из-за присутствия незначительных и нежелательных компонентов, загрязняющих веществ или примесей в грунтовых водах, и в этом случае это, скорее всего, упоминается как загрязнение а не загрязнение.

Загрязняющее часто создается шлейф загрязнение внутри внутри горизонта. Движение воды и дисперсия в водоносном горизонте распространяют загрязняющее вещество на более обширную территорию. Его продвигающаяся граница, называемая кромкой плюма, может пересекаться с колодцами с грунтовыми водами или дневным светом в поверхностных водах, таких как просачивания и родники, что делает источники небезопасными для людей и диких животных. Движение шлейфа, называемое фронтом шлейфа, может быть проанализировано с помощью модели гидрологического переноса или модели подземных вод. Анализ загрязнения подземных вод может быть сосредоточен на характеристиках почвы и геологии участка, гидрогеологии, гидрологии и природы загрязнителей.

Загрязнение может происходить из-за локальных систем канализации, свалок, сточных вод очистных сооружений, утечек из канализации, наполнения бензином станции или из-за чрезмерного внесения удобрений в сельское хозяйство. Загрязнение (или загрязнение) также может происходить из-за встречающихся в природе загрязнителей, таких как мышьяк или фторид. Использование загрязненных подземных вод опасности для здоровья населения из-за отравлений или распространения болезней.

На перенос загрязняющих веществ разными механизмами, например диффузия, адсорбция, осаждение, распад в грунтовых водах. Взаимодействие загрязнения подземных вод с поверхностными водами анализируется с использованием гидрологических моделей переноса.

Содержание

  • 1 Типы загрязнителей
    • 1.1 Мышьяк и фторид
    • 1.2 Патогены
    • 1.3 Нитраты
    • 1.4 Органические соединения
    • 1.5 Металлы
    • 1.6 Фармацевтические препараты
    • 1,7 Прочие
  • 2 Причины
    • 2.1 Естественные (геогенные)
    • 2.2 Системы канализации на объекте
    • 2.3 Канализационные и сточные воды
    • 2.4 Удобрения и пестициды
    • 2.5 Коммерческие и промышленные утечки
    • 2.6 Гидравлические системы гидроразрыв
    • 2.7 Выщелачивание свалок
    • 2.8 Перекачка
    • 2.9 Прочие
  • 3 Механизмы
    • 3.1 Взаимодействие с поверхностными водами
  • 4 Профилактика
    • 4.1 Принцип предосторожности
    • 4.2 Мониторинг качества подземных вод
    • 4.3 Зонирование земель для защиты подземных вод
      • 4.3.1 Карта уязвимости водоносных горизонтов
      • 4.3.2 Карта источников защиты
    • 4.4 Расположение систем санитарии
    • 4.5 Законодательство
      • 4.5.1 США
  • 5 Менеджмент
    • 5.1 Очистка в месте использования
    • 5.2 Восстановление грунтовых вод
    • 5. 3 Прекращение использования
  • 6 Общество и культура
    • 6.1
      • 6.1.1 Хинкли, США
      • 6.1.2 Уокертон, Канада
      • 6.1.3 Лусака, Замбия
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Типы загрязнителей

Загрязняющие вещества, обнаруженные в подземных водах, охватывают широкий спектр, неорганических химических, химических, химических, бактериологических, и радиоактивных параметров. В принципе, многие из тех же загрязнителей, которые играют роль в загрязнении поверхностных вод, также могут быть обнаружены загрязненные грунтовые водые, хотя их соответствующая значимость может различаться.

Мышьяк и фторид

Мышьяк и фторид были признаны Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в качестве наиболее неорганических загрязнителей питьевой воды во всем мире.

металлоид мышьяк может встречаться в естественных условиях в подземных водах, наиболее часто встречающихся в Азии, включая Китай, Индию и Бангладеш. На равнине Ганг в северной Индии и Бангладеш сильное загрязнение подземных вод естественным мышьяком анализирует 25% колодцев с водой. на мелководье двух региональных водоносных горизонтов.

Мышьяк в подземных водах также может присутствовать в местах горнодобывающих предприятий или свалок горных отходов, на происходит выщелачивание мышьяка.

Природный фторид в грунтовых водах вызывает растущую озабоченность, поскольку используются более глубокие грунтовые воды, «более 200 миллионов человек подвергаются риску питьевой воды с повышенными возможностями». Фторид может особенно выделяться из кислых вулканических пород и дисперсного вулканического пепла при низкой жесткости воды . Высокий уровень содержания фтора в подземных водах является серьезной проблемой в аргентинских пампасах, Чили, Мексике, Индии, Пакистане, Восточноафриканский рифт и некоторые вулканические острова (Тенерифе )

в районах с естественным высоким уровнем фторида в грунтовых водах, которые используются для питьевой воды, стоматологические и флюороз скелета может быть распространенным и тяжелым.

Патогены

Болезни, передающиеся через воду, могут передаваться через колодец с грунтовыми патогенами, которые заражены фекальными патогенами из уборные с выгребной ямой

Отсутствие надлежащих санитарных мер, а также неправильно размещенные колодцы могут привести к загрязнению питьевой воды патогенами, содержащимися в фекалиях и моча Такие фекально-оральные передаваемые заболевания включают холеру и диарею. т действующих типов патогенов в кале (бактерии, вирусы, простейшие и гельминты или яйца гельминтов), первые три обычно можно найти в загрязненных грунтовых водах, тогда как относительно крупные яйца гельминтов обычно отфильтровываются почвенной матрицей.

Глубокие замкнутые водоносные горизонты обычно считаются самым безопасным питьевой воды по отношению к патогенам. Патогенные микроорганизмы из очищенных или неочищенных сточных вод загрязняют качество, особенно мелкие водоносные горизонты.

Нитраты

Нитраты являются наиболее распространенным химическим загрязнителем в подземных водах и водоносных горизонтах в мире. В некоторых странах с низким уровнем доходов уровни нитратов в грунтовых водах высоки, что вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Он также стабилен (не разлагается) в условиях высокого содержания кислорода.

Уровни нитратов выше 10 мг / л (10 частей на миллион) в грунтовых водах могут вызывать «синдром голубого ребенка » (приобретенный метгемоглобинемия ). Стандарты качества питьевой воды в Европейском Союзе предусматривают содержание нитратов в питьевой воде.

менее 50 мг / л. Однако связь между нитратами в питьевой воде и Синдром синего ребенка оспаривался в других исследованиях. Вспышки синдрома могут вызывать другие факторы, кроме повышенных концентраций нитратов в воде.

Повышенный уровень нитратов в грунтовых водах может быть вызван санитарными условиями на месте, удалением осадка сточных вод и сельскохозяйственной деятельностью. Следовательно, он может иметь городское или сельскохозяйственное происхождение.

Органические соединения

Летучие органические соединения (ЛОС) являются опасным загрязнителем подземных вод. Обычно они попадают в эту среду в результате неосторожной производственной практики. Известно до конца 1960-х годов, чем регулярные испытания водного источника эти вещества в источнике воды.

Первичные загрязнители ЛОС, обнаруженные в подземных водах, включают ароматические углеводороды, такие как соединения BTEX (бензол, толуол, этилбензол и ксилолы ) и хлорированные растворители, включая тетрахлорэтилен (PCE), трихлорэтилен (TCE) и винилхлорид (VC). БТЭК - важные компоненты бензина. PCE и TCE - промышленные растворители, которые исторически использовались в процессах химической чистки и в качестве обезжиривателя металлов соответственно.

Другими органическими загрязнителями, присутствующими в подземных водах и производными промышленными предприятиями, являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Благодаря своей молекулярной массе нафталин является наиболее растворимым и мобильным ПАУ, обнаруженным в грунтовых водах, тогда как бенз (а) пирен является наиболее токсичным. ПАУ обычно образуются как побочные продукты при неполном сгорании веществ.

Органические загрязнители также могут быть обнаружены в подземных водах в виде инсектицидов и гербицидов. Как и многие другие синтетические органические соединения, многие пестицидов имеют очень сложную молекулярную структуру. Эта сложная растворимость в воде, адсорбционная способность и подвижность пестицидов в системе грунтовых вод. Таким образом, некоторые типы пестицидов более подвижны, чем другие, поэтому им легче добраться до источника питьевой воды.

Металлы

Некоторые микроэлементы металлов встречаются естественным образом в определенных породах образования и могут попадать в среду в результате естественных процессов, таких как выветривание. Однако промышленная деятельность, такая как горнодобывающая промышленность, металлургия, удаление твердых отходов, лакокрасочные работы и т. Д., Может привести к повышенным уровням токсичных металлов, включая свинец, кадмий и хром. Эти загрязнители могут попасть в грунтовые воды.

На миграцию металлов (и металлоидов) в грунтовых водах будет влиять несколько факторов, в частности, химические реакции, которые определяют распределение загрязнителей между различными фазами и видами. Таким образом, подвижность металлов в первую очередь зависит от pH и окислительно-восстановительного состояния подземных вод.

Фармацевтические препараты

Следы фармацевтических препаратов при инфильтрации очищенных сточных вод в водоносном горизонте являются одними из новых загрязнителей грунтовых вод, которые изучаются на всей территории Соединенных Штатов. Популярные фармацевтические препараты, такие как антибиотики, противовоспалительные средства, антидепрессанты, деконгестанты, транквилизаторы и т. Д., Обычно присутствует в очищенных сточных водах. Эти сточные воды сбрасываются из очистных сооружений и часто попадают в водоносный горизонт или источники поверхностных вод, используемые для питьевой воды.

Значительное количество фармацевтических препаратов в грунтовых, тактических поверхностных водах намного ниже, что считается опасным или вызывающим беспокойство тревоге. городского водоснабжения.

Прочие

Другие органические загрязнители включают ряд галогенидов и других химических соединений, нефтяных углеводородов, различных химических соединений, содержащихся в средствах личной гигиены и косметические товары, загрязнение лекарственными средствами, в том числе фармацевтические препараты и метаболиты. Неорганические загрязнители могут быть другими питательными веществами, такими как аммиак и фосфат, и радионуклиды, такие как уран (U) или радон (Rn) естественно присутствует в некоторых геологических формациях. Вторжение соленой воды также является примером естественного загрязнения, но очень часто усиливается в результате деятельности человека.

Загрязнение подземных вод - проблема мирового масштаба. Исследование качества подземных вод в основных водоносных горизонтах США, проведенное в период с 1991 по 2004 год, показало, что в 23% внутренних колодцев уровня загрязнения превышены контрольные показатели здоровья человека. Другое исследование показало, что проблемы загрязнения подземных вод в Африке, учитывая порядок их важности, являются: (1) загрязнение нитратами, (2) патогенные агенты, (3) органическое загрязнение, (4) засоление и (5) кислотный дренаж шахт.

Причины

Причины загрязнения подземных вод (более подробная информация ниже):

  • Естественные (геогенные)
  • Системы санитарии
  • Осадки сточных вод и сточных вод
  • Удобрения и пестициды
  • Коммерческие и промышленные утечки
  • Гидравлический разрыв
  • Фильтрат со свалок
  • Другое

Естественно -проходящий (геогенный)

«Геогенный» относится к естественному происхождению в результате геологических процессов.

Естественное загрязнение мышьяком из-за того, что отложения водоносного горизонта естественного вещества анаэробные условия в водоносном горизонте. Эти условия приводят к микробиологическому растворению оксидов железа в отложениях и, таким образом, высвобождению мышьяка, обычно прочно связанного с оксидами железа, в воде. Как следствие, грунтовые воды, богатые мышьяком, часто богаты железом, хотя вторичные процессы часто скрывают связь растворенного мышьяка и растворенного железа. Мышьяк чаще всего встречается в подземных водах в виде восстановленных видов арсенита и окисленных арсенат, причем острая токсичность арсенита несколько выше, чем у арсената. Исследования ВОЗ показали, что в 20% из 25 000 скважин, испытанных в Бангладеш, мышьяка превышала 50 мкг / л.

Наличие фторида совместного с распространением и растворимостью фторидсодержащих минералов, как флюорит (CaF2). Существенно высокие концентрации фторида в грунтовых водах обычно вызваны недостатком кальция в водоносном горизонте. Проблемы со здоровьем, связанные с флюорозом зубов, могут быть большие проблемы, если фторида в грунтовых водах 1,5 мг / л, что соответствует рекомендуемым ВОЗ с 1984 года.

Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (EAWAG) недавно разработала интерактивную платформу оценки подземных вод (GAP), где геогенный риск загрязнения в данной области может быть оценен с использованием геологических, топографических и других данных об окружающей среде без необходимости тестирования из каждой подземной воды. ресурс. Этот инструмент также позволяет пользователю составлять карту вероятности как для мышьяка, так и для фторида.

Высокие показатели таких параметров, как соленость, железо, марганец, уран, радон и хром, в подземных водах могут иметь геогенное происхождение. Эти загрязнители могут иметь большое значение на местном уровне, но они не так широко распространены, как мышьяк и фторид.

Системы канализации на территории

Традиционный жилой комплекс недалеко от Герата, Афганистан, где имеется неглубокий водопроводный колодец (на переднем плане) в непосредственной близости от уборной с выгребной ямой (за белой теплицей), что приводит к загрязнению грунтовых вод.

Загрязнение грунтовых вод патогенами и нитратами может происходить из-за проникновения жидкостей в результате очистки на месте санитарии такие системы, как туалеты с выгребной ямой и септики, в зависимости от плотности населения и гидрогеологических условий.

Факторы, контролирующие судьбу и перенос патогенов, довольно сложны, и взаимодействие между ними недостаточно изучено. Если местные гидрогеологические условия игнорируются, простая инфраструктура санитарии на месте, такая как туалеты с выгребной ямой, могут вызвать значительные риски для здоровья населения из-за загрязненных грунтовых вод.

Жидкости вымываются из ямы и проходят через зону ненасыщенного грунта (которая не полностью заполнена водой). Впервые эти из карьера попадают в грунтовые воды. Это проблема, если ближайший колодец используется для подачи грунтовых вод для питьевой воды. Во время прохождения в почве патогенные микроорганизмы могут погибнуть или значительно адсорбироваться, в основном в зависимости от времени в пути от ямы до колодца. Большинство, но не все патогены умирают в течение 50 дней после прохождения через недра.

Степень удаления патогенов сильно зависит от типа почвы, типа водоносного горизонта, расстояния и других факторов окружающей среды. Например, ненастная зона «промывается» во время продолжительных периодов проливного дождя, используется гидравлический путь для быстрого прохождения патогенов. Трудно оценить безопасное расстояние между выгребной ямой или септиком воды. В случае таких рекомендаций игнорируются теми же, кто строит уборные с выгребными ямами. Кроме того, приусадебные участки имеют ограниченный размер, и поэтому туалеты с выгребными ямами часто строят гораздо ближе к колодцам с грунтовыми водами, чем то, что можно считать безопасным. Это приводит к загрязнению грунтовых вод и заболеванию членов домохозяйств при использовании этих грунтовых вод в источнике питьевой воды.

Канализационные и сточные воды

Загрязнение подземных вод может быть вызвано сбросом неочищенных сточных вод, приводящим к таким заболеваниям, как кожные поражения, кровавая диарея и дерматит. Системные системы очистки сточных вод. Наряду с патогенами и питательными веществами неочищенные сточные воды также могут содержать тяжелые металлы, которые могут просачиваться в систему грунтовых вод.

Очищенные стоки с очистные сооружения также достигают водоносного горизонта, если стоки просачиваются или сбрасываются на местных поверхностных водоемы. Следовательно, те вещества, которые не удаляются обычными очистными сооружениями, попадают в грунтовые воды. Например, обнаруженные остатков фармацевтических препаратов в грунтовых водах составляющих порядка 50 нг / лв нескольких местах в Германии. Это связано с тем, что в обычных очистных сооружениях микрозагрязнители, такие как гормоны, остатки фармацевтических препаратов и другие микрозагрязнители, содержащиеся в моче и фекалиях удаляются лишь частично, а оставшаяся часть сбрасывается в поверхностные воды, откуда также может попасть в грунтовые воды.

Загрязнение грунтовых вод также происходит из-за протечки канализации, что наблюдается, например, в Германии. Это также может потенциальному перекрестному загрязнению источников питьевой воды.

Распространение сточных вод или осадка сточных вод в сельском хозяйстве также может быть отнесено к источнику фекального загрязнения грунтовых вод.

Удобрения и пестициды

Нитраты также могут попадать в грунтовые воды из-за чрезмерного использования удобрений, включая разбрасывание навоза. Это связано с тем, что только часть азотных удобрений превращается в продукты и другие растительные вещества. Остаток накапливается в почве или теряется в виде сточных вод. Высокие нормы внесения азотсодержащих удобрений в сочетании с высокой растворимостью нитрата в воде вызывают увеличение стока в поверхностные воды, а также к выщелачиванию в грунтовые воды, темя загрязнение подземных вод. Чрезмерное использование азотсодержащих удобрений (синтетических или натуральных), особенно вредных, так как большая часть азота, который не усваивается растениями, превращается в нитрат, который легко выщелачивается.

Плохая практика разбрасывания навоза может вносить как патогены, так и питательные вещества (нитраты) в систему грунтовых вод.

Питательные вещества, особенно нитраты, вызывают проблемы для естественной среды обитания и для здоровья человека, если они смываются из почвы в водотоки или вымываются из почвы в грунтовые воды. Интенсивное использование азотных удобрений в системе земледелия представляет собой средство антропогенного азота в грунтовых водах во всем мире.

Откормочные площадки / загоны для животных также могут привести к потенциальному вымыванию азота и металлов в грунтовые воды. Чрезмерное внесение навоза может также привести к загрязнению подземных вод остатками фармацевтических препаратов, полученными из ветеринарных препаратов.

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Европейская комиссия серьезно занимаются проблемой нитратов, финансами сельского хозяйства, основной проблемой водоснабжения, необходимого надлежащее управление и руководство.

Сток пестицидов может попадать в подземные воды, вызывая проблемы со здоровьем человека из загрязненных колодцев. Концентрации пестицидов, обнаруженные в грунтовых водах, обычно низкие, часто нормативные пределы, основанные на здоровье человека, также очень низкие. Фосфорорганический инсектицид монокротофос (MCP), по-видимому, является одним из немногих опасных, стойких, растворимых и мобильных (он не связывается с минералами в почве) пестицидов, которые могут попасть в источник воды. В целом, обнаруживается больше пестицидных соединений, как программы мониторинга качества подземных вод стали более обширными; однако в стране мониторинг проводился гораздо реже из-за высокой оценки стоимости.

Коммерческие и промышленные утечки

В водоносных горизонтах, лежащих в основе коммерческих и промышленная деятельность.

Горнодобывающие и металлообрабатывающие несут основную ответственность за присутствие металлов антропогенного происхождения в подземных водах, включая мышьяк. Низкий уровень pH, связанный с кислотным дренажем шахт (AMD), может быть использован в системе грунтовых вод.

Разливы трубопровода нефти, связанные с подземными трубопроводами и резервуарами, могут выделять бензол и другие растворимые нефтяные углеводороды, которые быстро просачиваются в водоносный горизонт.

Растет озабоченность по поводу загрязнения подземных вод бензином, утекающим из нефтяных подземных резервуаров. (ЕСЦ) из АЗС. Компаунды БТЭК - самые распространенные добавки к бензину. Соединения БТЭК, включая бензол, меньшую плотность, чем вода (1 г / мл). Подобно нефтяным разливам в море, несмешивающаяся фаза, называемая Легкая неводная фаза жидкости (LNAPL), будет «плавать» на уровне грунтовых вод в

Хлорированные растворели используются практически в любой производственной практики, где требуются обезжиривающие средства. PCE - широко используемый растворитель в индустрии химической чистки из-за его эффективности очистки и относительно низкой стоимости. Он также использовался для операций по обезжириванию металлов. Он чаще встречается в грунтовых водах, чем в поверхностных. TCE исторически использовался для очистки металла. Военный объект армейский департамент Энистон (ANAD) в США был помещен в Список национальных приоритетов EPA Суперфонд Национальный приоритетный (NPL) из-за загрязнения грунтовых вод такими как 27 миллионов фунтов ТВК. И PCE, и TCE могут разлагаться до , (VC), наиболее токсичного хлорированного винильного углеводорода.

Многие типы растворителей также могут быть утилизированы, просачиваясь со временем в системе грунтовых вод.

Хлорированные растворители, такие как PCE и TCE, имеют более высокую плотность, чем вода, и несмешивающаяся фаза включается как Жидкости с плотной неводной фазой (DNAPL). Достигнув водоносного горизонта, они «тонут» и в итоге накапливаются на поверхности с низкой проницаемостью. Исторически сложилось так, что предприятия по обработке древесины также выбрасывают в сложившейся среде такие инсектициды, как пентахлорфенол (ПХФ) и креозот, влияющие на ресурсы грунтовых вод. ПХФ - это хорошо растворимый и устаревший устаревший пестицид, недавно включенный в Стокгольмскую конвенцию о стойких загрязнителях. ПАУ и другие полу-летучие органические соединения являются обычными загрязнителями, связанными с креозотом.

Несмотря на то, что LNAPL и DNAPL не смешиваются, они медленно растворяются в водной (смешивающейся) фазе, создавая шлейф и, таким образом, становясь долговременным загрязнением. С DNAPL (хлорированные растворители, тяжелые ПАУ, креозот, ПХБ ), как правило, трудно справиться, поскольку они могут находиться очень глубоко в системе грунтовых вод.

Гидравлический разрыв

Недавний рост количества скважин гидроразрыва пласта («гидроразрыва пласта») в пределах Штатах вызвал опасность относительно рисков загрязнения подземных вод. EPA, совместно со многими другими исследователями, было поручено изучить взаимосвязь между гидравлическим разрывом пласта и ресурсамиевой воды. Хотя можно выполнить гидроразрыв пласта без соответствующих воздействий на ресурсы подземных вод, если существуют строгие меры и управления качеством, существует ряд случаев, когда наблюдалось загрязнение подземных вод из-за неправильного обращения или неисправностей.

Хотя EPA не нашло значительных доказательств широко распространенного систематического гидроразрыва пласта на питьевую воду, это может быть связано с недостаточными стандартными данными о питьевой воде до и после гидроразрыва пласта, и наличие других агентов загрязнения, которые исключают связь между плотной нефтью и добычей сланцевого газа и ее воздействием.

Несмотря на отсутствие EPA, имеются обширные широко распространенные доказательства, другие исследователи сделали важные наблюдения роста загрязнения подземных вод в непосредственном контакте от основных мест бурения сланцевой / газа, экосистем в Марселлусе (Британская Колумбия, Канада ). В пределах одного километра этих участков подмножество неглубокой питьевой воды показывает высокие уровни концентрации метана, этана и пропана, чем обычно. Оценка более высокой концентрации гелия и других благородных газов наряду с повышением уровней углеводородов подтверждает различие между летучим газом гидравлического разрыва пласта и естественным «фоновым» углеводородов. Предполагается, что это загрязнение является результатом негерметичных, неисправных или неправильных устройств обсадных труб газовых скважин.

Кроме того, загрязнение может быть результатом капиллярной передачи глубоких остаточных гипер -соленая вода и жидкость для гидроразрыва пласта, медленно протекающая через разломы и трещины до окончательного контакта ресурсы подземных вод ; однако многие исследователи утверждают, что проницаемость горных пород, покрывающих сланцевые образования, слишком мала, чтобы это могло когда-либо происходить в достаточной степени. Чтобы окончательно доказать эту теорию, должны быть следы токсичных тригалометанов (THM), поскольку они часто связаны с присутствием посторонних газовых загрязнений и обычно возникают одновременно с высокими уровнями галогенов в гипер-солевом растворе. воды. Кроме того, очень соленая вода - обычное явление в системах глубоких подземных вод.

Хотя выводы о загрязнении подземных вод в результате потока жидкости гидроразрыва ограничены в случае, так и во времени, исследователи выдвинули гипотезу о, что вероятность систематического загрязнения посторонними газами зависит в основном от целостности сланцевой нефтегазовой скважины. структура, наряду с ее относительным геологическим положением по отношению к местным трещамам, которые используются для обеспечения потока для неорганизованной среды газа.

Несмотря на широкое распространение, систематическое загрязнение гидроразрывом сильно оспаривается, это один из основных источников загрязнения, большинство исследователей сходятся во мнении, наиболее проблематичным разливом жидкости для гидроразрыва и попутной воды на конкретном участке. До сих пор значительная часть случаев загрязнения грунтовых вод связана с поверхностными антропогенными маршрутами, а не с подземным потоком от нижележащих сланцевых пластов. Хотя ущерб может быть очевиден, и прилагается больше усилий, чтобы предотвратить такие частые аварии, отсутствие данных по гидроразрыву нефтяных разливов по-остается исследователей в неведении. Во многих из этих событий данные, полученные в результате утечки или разлива, часто очень расплывчаты и поэтому приводят к неправильным выводам.

Исследователи из Федерального института геонаук и природных ресурсов (BGR) провели исследование по моделированию глубоких залежей сланцевого газа в Северогерманском парке. Они пришли к выводу, что того, что подъем флюидов гидроразрыва через геологические подземные слои на поверхности будет воздействовать на неглубокие грунтовые воды, мала.

Фильтрат со свалки

Фильтрат с санитарных свалок приводят к загрязнению грунтовых вод. Химические вещества могут попадать в грунтовые воды через осадки и сток. Новые свалки должны быть облицованы глиной или другими синтетическими инструментами вместе с фильтром для защиты окружающих грунтовых вод. Однако старые свалки не имеют этих мер и размещены поверхностным способом и в проницаемых почвах. Закрытые свалки могут представлять опасность для грунтовых вод.

Канал Лав был одним из наиболее широко известных видов загрязнения грунтовых вод. В 1978 году жители района Лав-Канал в северной части штата Нью-Йорк отметили высокий уровень рака и тревожное количество врожденных дефектов. В конечном итоге это было связано с органическими растворителями и диоксинами с промышленной свалки, вокруг которой был построен район, который проник в систему водоснабжения и испарился в подвалах, чтобы больше загрязнить воздух. Восемьсот семей получили компенсацию за свои дома и переехали после долгих судебных тяжб и освещения в СМИ.

Перекачка

Спутниковые данные в дельте Меконга во Вьетнаме предоставили доказательства того, что перекачка грунтовых вод также приводит к оседанию почвы как последующий выброс мышьяка и, возможно, других тяжелых металлов. Мышьяк обнаружен в пластах глины из-за их большого отношения площади поверхности к объему по сравнению с частями размером с песок. Большая часть перекачиваемых грунтовых вод проходит через песок и гравий с концентрацией мышьяка. Однако во время перекачки высокий вертикальный градиент вытягивает воду из менее проницаемых глин, тем самым способствуя выбросу мышьяка в воду.

Другое

Загрязнение грунтовых вод может быть вызвано разливами химических веществ из промышленных или промышленных операций, разливы химикатов во время транспортировки (например, утечка дизельного топлива), незаконный сброс отходов, проникновение из городских стоков или горнодобывающая промышленность >горнодобывающая промышленность, химикаты для борьбы с обледенением из аэропортов и Даже атмосферные загрязнители, поскольку грунтовые воды являются частью гидрологического цикла.

Использование гербицидов может загрязнить грунтовые водные из-за инфильтрации мышья. Гербициды способствуют десорбции мышьяка за счет мобилизации и транспортировки загрязнителя. Хлорированные гербициды оказывают меньшее влияние на десорбцию мышьяка, чем гербициды фосфатного типа. Это может помочь предотвратить загрязнение мышьяком за счет выбора гербицидов, подходящих для концентраций мышьяка, присутствующего в определенных почвах.

Захоронение трупов и их последующее разложение также могут представлять риск загрязнения грунтовых вод.

Механизмы

Прохождение воды через недра может обеспечить надежный естественный барьер для загрязнения, но работает только при благоприятных условиях.

Стратиграфия местности играет важную роль в транспортировке загрязняющих веществ. Область может иметь глинистый слой песчаной почвы, трещиноватой коренной породы, или твердого покрытия. Области карстового рельефа на известняковой коренной породе иногда уязвимы для поверхностного загрязнения грунтовыми водами. Разломы, вызванные землетрясениями, также могут быть путями проникновения загрязняющих веществ вниз. Состояние водного зеркала имеет большое значение для питьевого водоснабжения, сельскохозяйственного орошения, удаления отходов (включая ядерные отходы), среды обитания диких животных и других экологических проблем.

Многие химические вещества подвергаются реактивному распаду или химическим изменениям, особенно в течение длительных периодов времени. времени в подземных водоемах. Заслуживающим внимания классом таких химикатов являются хлорированные углеводороды, такие как трихлорэтилен (используемый в промышленном обезжиривании металлов и производстве электроники) и тетрахлорэтилен, используемый в индустрии химической чистки. Оба этих химиката являются канцерогенами, подвергаются частичным реакциям разложения, что приводит к появлению новых опасных веществ (включая дихлорэтилен и винилхлорид ).

Взаимодействие с поверхностной вода

Хотя взаимосвязаны, поверхностные воды и подземные воды часто изучаются и управляются как отдельные ресурсы. И наоборот, грунтовые воды могут питать также поверхностные источники воды.

Взаимодействие между грунтовыми водами и поверхностными водами является сложным. Следовательно, загрязнение грунтовых вод, иногда называемое загрязнением грунтовых вод, является загрязнением поверхностных вод. не так легко классифицируется как поверхностное загрязнение воды. По своей природе подземные воды водоносные горизонты подвержен ы загрязнении из источников, которые не могут влиять на поверхностные водные объекты, и различие между точечным и неточечным кислым веществом.

Разлив или продолжающийся выброс химическим или радионуклидных загрязняющих веществ в почву (расположенную вдали от поверхностного водоема) может не создавать точечного или неточечного источника загрязнения, но может загрязнять водоносный горизонт ниже, создание токсичного шлейфа. Движение шлейфа может быть проанализировано с помощью модели гидрологического переноса или модели подземных вод.

Предотвращение

Схема, показывающая, что риск загрязнения подземных вод ниже, чем глубже вода. колодец

Принцип предосторожности

Принцип предосторожности, выведенный из Принципа 15 Рио-де-Жанейрской декларации по окружающей среде и развитию, важен для защиты ресурсов подземных вод от загрязнения. Принцип предосторожности предусматривает, что «при угрозе необратимого ущерба отсутствие полной научной уверенности не должно использоваться в качестве причины для откладывания экономически эффективных мер по предотвращению ухудшения состояния окружающей среды».

Один из шести основных принципов политики Европейского Союза (ЕС) в области водных ресурсов является применением принципа предосторожности.

Мониторинг качества подземных вод

Программы мониторинга качества подземных вод регулярно осуществляются во многих странах. мир. Они являются важными компонентами для понимания гидрогеологической системы, а также для разработки концептуальных моделей и карт уязвимости водоносных горизонтов.

Качество подземных вод необходимо регулярно контролировать по всему водоносному горизонту для определения тенденций. Эффективный мониторинг подземных вод должен быть обусловлен конкретной целью, например, конкретным загрязняющим веществом, вызывающим озабоченность. Уровни загрязнения можно сравнить с Рекомендациями Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по качеству питьевой воды. Нередко пределы загрязнения веществ снижаются по мере накопления большего медицинского опыта.

Следует вложить достаточно средств для продолжения мониторинга в долгосрочной перспективе. При обнаружении проблемы принять меры по ее устранению. Вспышки заболеваний, передаваемых через воду, в США уменьшились с введением более строгих требований к мониторингу (и очистке) в начале 90-х годов.

Сообщество также может помочь в мониторинге качества подземных вод.

Зонирование земель для подземных вод. охрана

Разработка карт зонирования землепользования, используемая в различных системах управления водными ресурсами по всему миру. Есть два типа карт зонирования: карты уязвимости водоносных горизонтов и карты защиты источников.

Карта уязвимости водоносных горизонтов

Это относится к внутренней (или естественной) уязвимости подземных вод к загрязнению. По сути, некоторые водоносные горизонты более уязвимы к загрязнению, чем другие водоносные горизонты. Мелкие безнапорные водоносные горизонты более подвержены риску загрязнения, потому что там меньше слоев для загрязнения загрязняющих веществ.

ненасыщенная зона может играть роль в замедлении (и при оценке уязвимости водоносного горизонта необходимо учитывать некоторые случаи устранения) патогенов и т.д. Биологическая активность наиболее высока в верхних слоях почвы, где ослабление патогенов обычно наиболее эффективно.

Подготовка карт уязвимости обычно включает наложение нескольких тематических карт физических факторов, выбранных для описания уязвимости водоносного горизонта. Основанный на индексе метод параметрического картирования БОГ, оценивающим и оценивающим Хиратой (1988), использует три общедоступных или легковаемых критерия: степень G гидравлического удержания круглой воды, геологическую природу O верхний слой и глубина D до грунтовых вод. Дальнейший подход, используя EPA, рейтинговая система под названием «DRASTIC», использует семь гидрогеологических факторов для разработки индекса уязвимости: D глубина грунтовых вод, чистая R echarge, A quifer media, S масляная среда, T опография (наклон), I воздействие на вадозную зону и гидравлический C продуктивность.

Среди гидрогеологов должны быть особые споры о том, следует определять уязвимость водоносного горизонта общим (внутренним) способом для всех загрязнителей или для каждого конкретного загрязнителя.

Карта защиты источников

Это относится к зонам захвата вокруг отдельного источника подземных вод, такого как колодец или родник, чтобы особенно защитить их от загрязнений. Таким образом, потенциальные источники разлагаемых загрязнителей, как патогенные загрязнители, могут быть размещены на микроорганизмах, время прохождения через потоки достаточно велико для того, чтобы загрязнитель мог быть удален посредством фильтрации или адсорбции.

Аналитические методы с использованием определения грунтовых вод. широко используются потоки и перенос загрязняющих веществ. WHPA - это полуаналитическая программа моделирования потока подземных вод, разработанная Агентством по охране окружающей среды США для определения зон защиты в зоне защиты скважины.

В простейшей форме зонирования используются методы фиксированного расстояния, при которых действие исключается в рамках единообразного применения. указанное расстояние вокруг точек забора.

Размещение систем санитарии на объекте

Воздействие на здоровье токсичных химикатов после длительного воздействия, риск для здоровья от химикатов обычно ниже, чем от патогенов. Таким образом, качество мер по защите является важным компонентом системы контроля доступа к конечной питьевой воде.

Системы санитарии на месте могут быть спроектированы таким образом, чтобы загрязнение подземных вод от этих систем санитарии предотвращены. Были разработаны инструкции по проверке безопасности подробных сведений о защите данных источников подземных вод от загрязнения в результате . Следующие правила были предложены для безопасного размещения (т. Е. Принятия решения о расположении) канализации:

  • Горизонтальное расстояние между питьевой водой и системой канализации
  • Расстояние по вертикали между колодцем с питьевой водой и системой канализации
  • Тип водоносного горизонта
  • Направление потока подземных вод
  • Непроницаемые слои
  • Наклонный и поверхностный дренаж
  • Объем протекающих сточных вод
  • Минимальное горизонтальное рентабельное планирование. асфальт 30 м между котлованом и водой. обычно рекомендуется для ограничения воздействия микробного загрязнения. r не следует делать никаких общих заявлений относительно минимальных боковых разделительных расстояний, необходимых для предотвращения загрязнения колодца выгребной ямой. Например, даже 50-метровое расстояние бокового разделения может оказаться недостаточным в сильно карстифицированной системе с нижней питающей скважиной или пружиной, в то время как бокового разделительного расстояния 10 метров вполне достаточно, если есть хорошо развитый глиняный покровный слой. затрубное пространство колодца грунтовых вод хорошо загерметизировано.

    Законодательство

    Институциональные и правовые вопросы, решающие значение для достижения успеха или неудачи политики и стратегии защиты грунтовых вод.

    Знак около Мангейма, Германия, указывающий зону как специальную «зону защиты грунтовых вод» «

    США

    В ноябре 2006 года EPA опубликовало свои правила о грунтовых водах из-за опасений, что общественные системы водоснабжения, снабжаемые грунтовыми водами, уязвимы для заражения вредными микроорганизмами, в том числе каловые массы. Целью постановления, обеспечивается в соответствии с Законом о безопасной питьевой воде, предотвращается попадания патогенных микроорганизмов в общественные водные источники.

    Управление

    Варианты реабилитации загрязнителей подземных вод можно сгруппировать в следующие категории:

    • содержащие загрязнители для предотвращения их дальнейшего перемещения
    • удаление загрязнителей из водоносного горизонта
    • восстановление водоносного горизонта путем иммобилизации или детоксикации загрязняющие вещества, пока они еще находятся в водоносном горизонте (на месте)
    • обработка грунтовых вод в месте их использования
    • отказ от использования подземных вод этого водоносного горизонта и поиск альтернативного источника воды.

    Очистка в точке использования

    Переносные устройства для очистки воды или системы очистки воды в точке использования и методы обеззараживания воды в полевых условиях, удаление некоторых форм загрязнения грунтовых вод перед употреблением, а именно любые фекальные загрязнения. Доступно множество коммерческих портативных систем очистки воды или химических добавок, которые могут удалять патогенные микроорганизмы, хлор, неприятный вкус, запахи и тяжелые металлы, такие как свинец и ртуть.

    Методы включают кипячение, фильтрацию, абсорбцию активированным углем, химическую дезинфекцию, ультрафиолетовая очистка, обеззараживание воды озоном, солнечная дезинфекция воды, солнечная дистилляция, самодельные фильтры для воды.

    Фильтры для удаления мышьяка (ARF) - это специальные технологии, обычно устанавливаемые для удаления мышьяка. Многие из этих технологий требуют капитальных вложений и длительного обслуживания. Пользователи обычно отказываются от фильтров в Бангладеш из-за их высокой стоимости и сложного обслуживания, которое довольно дорого.

    Восстановление грунтовых вод

    Загрязнение подземных вод значительно труднее уменьшить, чем загрязнение, потому что подземные воды перемещаются на большие расстояния через невидимые водоносные горизонты. Непористые водоносные горизонты, такие как глины, частично очищают воду от бактерий путем простой фильтрации (адсорбции и абсорбции), разбавления и, в некоторых случаях, химических факторов и биологической активности; однако в некоторых случаях загрязнители просто превращаются в загрязнители почвы. Подземные воды проходят через открытые трещины и каверны, не фильтруются и могут переноситься так же легко, как поверхностные воды. Фактически, это может усугубляться склонностью человека использовать естественные воронки в качестве свалок в областях карстовой топографии.

    Загрязняющие вещества и загрязняющие вещества могут быть удалены из грунтовых вод, применяя различные методы, тем самым безопасным для использования. Методы очистки (или восстановления) грунтовых вод охватывают биологические, химические и физические технологии очистки. Большинство методов очистки грунтовых вод используют комбинацию технологий. Некоторые из методов биологической очистки включают биоаугментацию, фитовентиляцию, биоразбавку, биозахват и биосоремедиацию. Некоторые методы химической обработки включают закачку озона и кислорода, химическое осаждение, мембранное разделение, ионный обмен, абсорбцию углерода, химическое окисление в воде и извлечение повышенным содержанием поверхностно. -активных веществ.. Некоторые химические методы могут быть реализованы с использованием наноматериалов. Методы физической обработки включают, но не ограничиваются этим, накачку и обработку, барботирование воздуха и двухфазную экстракцию.

    Прекращение использования

    Если обработка или восстановление загрязненных грунтовых вод считается слишком сложными или дорогостоящими, то отказ от использования подземных вод этого водоносного горизонта и поискового источника воды - другой вариант..

    Общество и культура

    Примеры

    Хинкли, США

    Город Хинкли, Калифорния (США), загрязнены подземные воды с шестивалентным хромом начиная с 1952 года, что произошло к судебному иску против Pacific Gas Electric (PGE) и многомиллионному урегулированию в 1996 году. Судебное дело было драматизировано в фильме Эрин Брокович, освобожден в 2000 году.

    Уолкертон, Канада

    В 2000 году в небольшом городке Уокертон, Канада произошло загрязнение подземных вод, в результате чего семь человек погибли. известна как вспышка болезни Уокертона E. Coli. Вода, полученная из подземных вод, была загрязнена очень опасным штаммом O157: H7 E. coli бактерии. Это загрязнение произошло из-за стока с фермы в соседнюю скважину, которая была уязвима для загрязнения грунтовых вод.

    Лусака, Замбия

    Пригородные районы Лусаки, столицы Замбии, имеют почвенные условия, которые сильно карсифицированы, и по этой причине - вместе с растущей плотностью населения в этих пери- город районы - загрязнение колодцев из выгребных ям представляет собой серьезную угрозу для здоровья населения.

    Ссылки

    Внешние ссылки

    На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с загрязнением подземных вод.
Последняя правка сделана 2021-05-22 11:27:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте