МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Микробиологическое загрязнение подземных вод вызывают микроорганизмы, наиболее широко представленные в самых верх­них водоносных горизонтах, связанных с почвами и атмосферой. К этим микроорганизмам относятся бактерии, простейшие, водо­росли, грибы, вирусы и актиномицеты. В связи с оценкой роли и условий развития микроорганизмов в подземных водах выделяют: 1) микроорганизмы аутохтонные, обитающие в природных неза­грязненных подземных водах; 2) аллохтонные патогенные (болез­нетворные), появляющиеся в подземных водах в результате ин­фильтрации и сброса загрязненных поверхностных и сточных вод.

Значение аутохтонных микроорганизмов в формировании каче­ства подземных вод различно и зависит от вида микроорганизмов, их количества и условий существования. Положительная деятель­ность аутохтонных микроорганизмов проявляется в том, что они способствуют биохимической деградации и обезвреживанию пропикающих в водоносные горизонты разнообразных органических и бактериальных загрязнений. Однако при большом поступлении органических веществ биологическая активность микроорганиз­мов настолько интенсифицируется, что приводит к изменению окислительно-восстановительных условий, состава и качества под­земных вод.

Главным агентом аэробной биохимической деградации органи­ческих загрязнений является кислород, находящийся в подземных водах в растворенном виде, а в зоне аэрации — в газообразном состоянии. Роль катализаторов биохимических реакций выполняют ферменты, выделяемые микроорганизмами. В ходе биохимической деградации сложные органические вещества последовательно трансформируются в более простые соединения — жирные кисло­ты, спирты, альдегиды, аммоний и др. На конечной стадии этот процесс может завершиться полной минерализацией с образова­нием нетоксичных веществ — воды, двуокиси углерода, нитратов, фосфатов, сульфатов.

К аэробным бактериям относятся, в частности, серобактерии и тионовые бактерии (окисляют сероводород, сульфиды и серу до серной кислоты), железобактерии (извлекают из воды железо и отлагают его в виде гидрогеля), нитрифицирующие бактерии (окисляют аммиак до нитритов и нитратов), бактерии-аммонифи-каторы (способствуют выделению аммиака из органических ве­ществ при их разложении).

Масштабы и глубина естественной биохимической очистки подземных вод зависят от состава и количества поступивших за­грязнений, а также от состава пород и подземных вод, водопро­ницаемости пород, скорости фильтрации и других элементов гид­рогеологической обстановки. В определенных условиях, например при массовом поступлении органических веществ и аллохтонных микроорганизмов, при большой скорости фильтрации в трещино­ватых и валунно-галечниковых породах и т. д. биохимическая очищающая деятельность автохтонных микроорганизмов имеет ограниченное значение и не может воспрепятствовать распростра­нению микробиологических и органических загрязнений в водо­носном горизонте.

При большом количестве поступивших в водоносный горизонт органических загрязнений дефицит кислорода, затраченного на аэробные превращения незначительной части органических ве­ществ, приводит к возникновению анаэробных условий и росту анаэробных бактерий (жизнедеятельность последних сопровожда­ется использованием не только растворенного кислорода, но и кис­лорода сульфатов и нитратов с появлением вследствие этого суль­фидов, сероводорода, газообразного азота, аммония и метана, ко­торые являются загрязнителями подземных вод). Избыточная ак­тивность автохтонных микроорганизмов в водоносном горизонте наблюдалась на участках сброса или складирования отходов пи­щевой промышленности, силоса, навоза, хозяйственно-бытовых сточных вод. В воде отмечены исчезновение растворенного кислорода, обогащение аммонием, сероводородом, сульфидами, желе­зом и ухудшение в целом качества подземных вод.

Автохтонные микроорганизмы иногда могут поступить в водо­носный горизонт непосредственно из поверхностных вод. Так, в скважины группы водозаборов, расположенных на берегу при­тока р. Дона и оказавшихся после создания на реке неглубокого водохранилища вблизи уреза воды, проникли споры хлороглеи — переходной формы от бактерий к водорослям, которые не задер­живались песчаной толщей даже на столь значительных путях фильтрации. Здесь же наблюдалось интенсивное развитие желе­зобактерий, связанное с повышением температуры подземных вод.

Размножение и отмирание хлороглеи и железобактерий в скважинах, водосборных емкостях и водоводах ухудшало каче­ство воды и вызывало необходимость его очистки для хозяйствен­но-питьевого использования.

Интенсивное развитие микроорганизмов в подземных водах наблюдалось авторами в районе водозаборов одного из развива­ющихся городов, хозяйственно-питьевое и техническое водоснаб­жение которого основано на использовании подземных вод аллю­виального водоносного горизонта, сложенного гравийно-галечно-ва-лунными отложениями с песчаным и супесчано-суглинистым заполнителем. Город расположен на коренном склоне долины и частично на той же высокой пойменной террасе, что и водозабо­ры подземных вод. С 1960-х по 1980-е гг. производительность групповых водозаборов возросла от 24 до 180 тыс. м³/сут, что связано с увеличением городского населения, интенсивным про­мышленным и городским строительством. Вместе с тем значитель­ная часть территории города еще занята жилой застройкой, где отсутствует канализационная сеть, поэтому увеличение водопо-требления привело к росту объема неочищенных хозяйственно-бы­товых сточных вод, инфильтрующихся в аллювий и поступающих в многочисленные мелкие притоки горной реки, проходящие по городу. В некоторых районах города отмечены утечки и переливы сточных вод из неисправных канализационных сетей. Утечки сточ­ных вод на промышленных площадках, в соответствии с харак­тером промышленного развития города (кожевенное производство, шерстомойная и камвольно-суконная фабрики, мыловаренный за­вод, мясоконсервный комбинат и т. д.), также приводят преиму­щественно к органическому загрязнению подземных вод.

На загрязненных участках водоносного горизонта в грунтах зоны аэрации, по данным исследования состава водных вытяжек, значения химического потребления кислорода (ХПК) достигают 68 мгО₂/дм³, аммоний-иона 1,6; железа 2,79 и фосфатов 3,2 мг/дм³, что указывает на сорбцию некоторой части загрязнений. Однако вследствие небольшой мощности зоны аэрации и малого содержа­ния в породах сорбирующей глинистой фракции барьерная роль зоны аэрации оказалась незначительной, так что загрязнения до­стигают поверхности грунтовых вод. Данные, приведенные в табл. 3, отражают значительные изменения химического состава первоначально чистых ультрапресных природных (подземных и поверхностных) вод, причем в нарушенных условиях величина некоторых компонентов и показателей превышает ПДК. Обога­щение подземных вод органическим материалом, азотом, фосфо­ром, железом, нефтепродуктами, фенолами способствовало на­столько интенсивному развитию микроорганизмов (табл. 4), что по составу и количеству последних на отдельных участках под­земные воды в районе водозаборов оказались близки к загрязнен­ным поверхностным водам.

Таблица 3