Одним из распространенных, но еще недостаточно изученных видов ухудшения качества подземных вод является загрязнение органическими синтетическими веществами, входящими в состав многочисленных химических веществ, широко применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту. Присутствие этих веществ уже в очень малых количествах делает воду непригодной для питья. Трудность быстрого выявления и идентификации органических загрязнителей обусловлена необходимостью применения специальных очень чувствительных методов исследований, которые при выборе источника водоснабжения и оценке качества питьевых вод ранее обычно не применялись.
Предварительные представления о масштабе загрязненности подземных вод органическими компонентами можно получить на основании определения содержания в воде летучей и нелетучей фракций общего органического углерода и общего количества хлор-органических соединений. Более точные данные об индивидуальных органических веществах дают методы газовой хроматографии,, масс-спектрометрии, адсорбции на активированном угле с последующим использованием микроколориметрического детектора.
Хлорорганические соединения, входящие в состав дефолиантов, инсектицидов и других сельскохозяйственных ядохимикатов, а также широко используемые в промышленности (в том числе при обработке металлов), в качестве растворителей при чистке одежды и для других целей обнаружены в подземных водах многих стран. Хлорированные углеводороды имеют повышенную плотность, заметно растворимы в воде (от 50 мг/дм3 до 40 г/дм3) и отличаются малыми значениями ПДК. В питьевой подземной воде хлороргани-ческие соединения впервые были обнаружены в 1973 г. в ФРГ, а затем после широкого привлечения для анализа воды методов хроматографии и масс-спектрометрии — ив США. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США, приведенным Г. Вестерхоффом и В. Юлом, этими соединениями загрязнены 45% крупных и 12% мелких систем централизованного водоснабжения США, использующих подземные воды.
Дж. Даксен и А. Гесс приводят сведения о том, что при обследовании органические загрязнения подземных вод были обнаружены в 44 системах водоснабжения шт. Массачусетс, B 25 — шт. Коннектикут, в 25 — шт. Пенсильвания, в 24 — шт. Нью-Йорк. В г. Джексон по этой причине была прекращена подача воды из 100 питьевых скважин, размещенных в районе городской свалки. В г. Ведфорд (шт. Массачусетс) около 85% скважин в городских водозаборах вышли из строя из-за высокого содержания органики. Большое число водозаборных скважин, воды которых содержали трихлорэтилен, было ликвидировано в долине р. Сан-Габриэль (шт. Калифорния) и в других районах США.
В США в воде питьевых водозаборов установлено уже более 700 специфических органических компонентов, среди которых наиболее часто встречаются тригалометаны и хлорированные углеводородные соединения трихлорэтилен и тетрахлорэтилен. Содержание последних в подземных водах на отдельных участках оказалось более высоким, чем в неочищенных и очищенных водах наиболее загрязненных рек, и достигло 3,5 мг/дм3.
В г. Тусон (шт. Аризона), хозяйственно-питьевое водоснабжение которого целиком основано на использовании аллювиального водоносного горизонта, загрязнение подземных вод трихлорэтиле-ном и тяжелыми металлами связано с поступлением в воду с территории промышленной зоны, где размещены аэропорт, военные заводы, предприятия электронной промышленности и др.
В г. Гровленд (шт. Массачусетс) в 1979 г. в двух основных городских водозаборах в подземных водах было обнаружено значительное количество трихлорэтилена. В город в аварийном порядке пришлось подать воду из соседних городов. Одним из рассмотренных вариантов восстановления качества воды была откачка подземных вод из перехватывающих скважин и очистка воды на фильтрах с активированным углем. В 25 городах шт. Массачусетс после 1978 г. исключена из эксплуатации часть водозаборных скважин из-за загрязнения воды органическими веществами.
В Великобритании, по данным П. Бардена, также обнаружено органическое загрязнение подземных вод, используемых в системе общественного водоснабжения, причем концентрация трихлорэтилена и трихлорэтана в подземных водах намного превысила ПДК. До 30% потенциальных запасов подземных вод были выведены из использования вследствие их опасного загрязнения.
При обследовании водозаборов подземных вод, снабжающих водой южную часть г. Вены (Австрия), в воде были обнаружены хлорированные углеводороды (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, трихлорэтан, дихлорметан), потребление которых в стране велико и составляет в общем примерно 14 тыс. т. Загрязнение подземных вод вызвано потерями этих веществ при транспортировке, складировании и использовании предприятиями бытового обслуживания. Оценка степени загрязненности подземных вод хлорорганическими веществами была выполнена по общему содержанию в воде этих веществ: при концентрации менее 0,001 мг/дм3 считалось, что загрязнение отсутствует; при концентрации 0,001 — 0,01 мг/дм3 — оно незначительно; при концентрации более 0,01 мг/дм3 — загрязнение сильное (данные В. Кашпера, Ф. Зайдельбергера).
В ФРГ на территориях городов земли Баден-Вюртемберг отмечено до 60 случаев загрязнения подземных вод тетрахлорэтиле-ном, хлороформом и трихлорэтиленом.
В г. Милане (Италия) в 1975 г. ликвидированы водозаборные скважины, в которых были обнаружены хлорированные углеводороды в количестве более 0,25 мг/дм3. Длительная откачка из этих скважин не улучшила состава подземных вод из-за большой площади загрязнения.
В Японии в префектуре Тояма в подземных водах были обнаружены такие органические вещества-загрязнители, как метилхлориды, дихлорметан, хлороформ, четыреххлористый углерод, Дихлорэтан, трихлорэтан, дихлорэтилен, тетрахлорэтилен, толуол, ксилол, дибутилфталат и этилметилфталат.
На сельскохозяйственных территориях, особенно при ирригации, определенную роль в загрязнении подземных вод органическими синтетическими веществами играют химические средства защиты растений — пестициды. Вместе с оросительными водами они могут быть вынесены за пределы корнеобитаемого слоя. Хотя в зоне аэрации основная часть ядохимикатов подвергается распаду, однако при большом периоде детоксикации и значительной норме орошения ядохимикаты могут быть вынесены в водоносный горизонт. Большинство пестицидов относятся к высокотоксичным веществам, ПДК многих из них в питьевой воде измеряются сотыми и тысячными долями миллиграмма на кубический дециметр.
Загрязнение подземных вод ядохимикатами особенно опасно в связи с тем, что применение последних имеет площадной характер и, кроме того, для сельскохозяйственных районов характерно децентрализованное водоснабжение населенных пунктов, при котором водозаборные скважины находятся внутри или вблизи массивов, где применяются ядохимикаты. В таких районах пестициды могут содержаться и в водах рек и каналов, поступая в них вместе с загрязненным дренажным и ливневым стоком, а также при обработке полей ядохимикатами с использованием авиации. Возможны и аварийные поступления ядохимикатов в водоносный горизонт на участках их складирования, при транспортировке и т. п.
Загрязнение подземных вод и водозаборов сельскохозяйственными ядохимикатами обнаружено во многих странах.
В сельскохозяйственных районах США входящие в состав пестицидов трихлорэтилен и 1,2-дибромо-З-хлорпропан были обнаружены в водозаборных скважинах в штатах Пенсильвания, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Калифорния и др. По данным Р. Ваймара, М. Дугласа, Р. Карселя, С. Коэна, Д. Уолтерса и др., наличие пестицида алдикарба установлено в водозаборах на Лонг-Айленде (шт. Нью-Йорк), ландана и алдрина — в шт. Южная Каролина, паратиона — в шт. Флорида, ДДТ — в районе г. Мэдисон (шт. Висконсин), а также в Южной Каролине, в шт. Вашингтон.
В округе Клейтон (шт. Айова) подземные воды закарстован-ных карбонатных пород содержат гербициды при повышенной концентрации нитратов. В шт. Небраска в грунтовых водах, залегающих под песчано-суглинистыми почвами на глубине 5 — 7 м от поверхности, был обнаружен гербицид атразин. По-видимому, этот препарат был применен в большом количестве, так как специальные полевые опыты показали, что в гидрогеологических условиях данного района безопасная доза внесения атразина на поверхность составляет всего 2,2 — 4,4 кг на 1 га.
В шт. Аризона пестициды в подземных водах были обнаружены после того, как сельскохозяйственные земли, на которых выращивали цитрусовые культуры, были заняты жилой застройкой, а из скважин, которые раньше использовались для орошения, стали отбирать воду для сельскохозяйственных нужд. В 50 водозаборных скважинах установлено заметное содержание канцерогенного пестицида 1,2-дибромо-З-хлорпропана (ДВСР).
По данным А. Хорвата, в ВНР, в одном из сельскохозяйственных районов, где водоснабжение населения осуществляется из неглубоких колодцев, в 1974 г. было установлено загрязнение грунтовых вод мышьяком в концентрации до 0,6 мг/дм3. Мышьяк также был обнаружен в грунтах в количестве до 100 мкг/кг. Загрязнение подземных вод в данном случае было связано с мышь-якосодержащим пестицидом дарсином, использование которого в Венгрии было запрещено еще в 1968 г. К 1975 г. зона загрязнения подземных вод все еще занимала площадь 2,1 км2.
X. Босеа в 1980 г. описал случай загрязнения подземных вод инсектицидом дибутоксом вблизи г. Аджуд (СРР), которое произошло из-за сброса в фильтрующую канаву сточных вод, образующихся на территории областного центра защиты растений при промывке емкостей и приспособлений для приготовления и распыления раствора. Вынос ядохимикатов из залегающих под канавой песчано-гравийных аллювиальных отложений происходил при подъеме уровйя грунтовых вод в периоды паводков и часто выпадающих осадков. Содержание дибутокса в водозаборных скважинах в момент его обнаружения в воде составляло 0,5 — 3,0 мг/дм3; через 9 мес. загрязнение все еще было на уровне 0,1 — 0,3 мг/дм3, а желтая окраска подземных вод в ареале загрязнения исчезла только через 2 года.
Загрязнение 28 водозаборных скважин при аварийной утечке пестицидов в ЧССР в пос. Храсте в 1978 г. описано Р. Хонсом и О. Марковой. В связи с длительным временем (по расчету 150 — 200 сут) деградации этих веществ в грунтах, для локализации загрязнения и восстановления качества воды запроектирован дренаж.