Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Международный государственный экологический университет
Имени А.Д. Сахарова»
Факультет мониторинга окружающей среды
Кафедра экологических информационных систем
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НИТРАТАМИ
Дипломная работа студентки V курса
РИПЕЦКОЙ Марии Александровны
___________ М.А. Рипецкая
| «Допустить к защите» Зав. кафедрой экологических информационных систем к.ф.-м.н., доцент _________ В.А. Иванюкович «____»________________2014г. | Научный руководитель к.ф.-м.н., доцент ____________А.Л. Карпей |
Минск 2014
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НИТРАТАМИ
Реферат
Дипломная работа 59 страниц, 17 рисунков, 1 таблица, 20 источников, 1 приложение
НИТРАТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД, ГИС-ТЕХНОЛОГИИ, КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ СЕРВИСЫ, ЦИФРОВАЯ КАРТА, СУБД.
Предметом исследования дипломной работы являются ГИС-технологии, а объектом – работа с цифровыми картами и базами данных ГИС.
Цель работы – исследование ситуации о сложившейся практике водоснабжения и водоотведения в сельской местности и создание слоя «колодцев» на цифровой карте.
Данная карта доступна для просмотра всем пользователям сети Интернет, данные на ней постоянно обновляются, а также вносятся новые. Статистика, полученная в ходе обработки полученных данных, и карта распределения загрязненных колодцев помогают в общих чертах представить сложившуюся картину о загрязнении подземных вод нитратами. Использование этой карты планируется в экологических организациях РБ.
ДАСЛЕДАВАННЕ ЗАБРУДЖВАННЯ ПАДЗЕМНЫХ ВОД НІТРАТАМІ
Рэферат
Дыпломная работа 59 старонак, 17 малюнкаў, 1 табліца, 20 крыніц, 1 дадатак
НІТРАТНАЕ ЗАБРУДЖВАННЕ ВОД, ГІС-ТЭХНАЛОГІІ, КАРТАГРАФІЧНЫСЭРВІС, ЛІЧБАВАЯ КАРТА, СКБД.
Прадметам даследавання дыпломнай работы з'яўляюцца ГІС-тэхналогіі, а аб’ектам - работа з лічбавымі картамі і базамі даных ГІС.
Мэта работы - даследаванне сітуацыі аб існуючай практыцы водазабеспячэння і водаадвядзення ў сельскай мясцовасці і стварэнне пласта «калодзежей» на лічбавы карце.
Дадзеная карта з’яўляецца даступнай для прагляду ўсім карыстальнікам сеткі Інтэрнэт, даныя на ёй пастаянна абнаўляюцца, а таксама ўносяцца новыя. Статыстыка, атрыманая ў ходзе апрацоўкі даных, і карта размеркавання забруджаных калодзежаў дапамагаюць у агульных рысах прадставіць сітуацыю аб забруджванні падземных вод нітратамі. Выкарыстанне гэтай карты плануецца ў экалагічных арганізацыях РБ.
RESEARCH OF NITRATE GROUNDWATER CONTAMINATION
Abstract
Diploma work 59 pages, 17 figures, 2 tables, 20 sources, 1 application.
NITRATE WATER CONTAMINATION, GIS TECHNOLOGY, MAP SERVICES, DIGITAL MAP, DBMS.
The subject of this study is GIS technology and the object - work with digital maps and GIS databases.
The purpose is to study the situation of the current practice of water supply and sanitation in rural areas and the creation of the layer "wells" on the digital map.
This map is available for all users of the Internet; the data on it is constantly updated and made new ones. Statistics of the data obtained during the processing and map of the distribution of contaminated wells help in general to present the current picture of the nitrate contamination of groundwater. The use of this map is scheduled for environmental organizations in our country.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГИС – геоинформационные системы
БД – база данных
СУБД – системы управления базами данных
МОО – международное общественное объединение
ГВК – государственный водный кадастр
НГО – негосударственная организация
СМОСРТ – Специальный механизм оказания содействия реализации проектов
ВОЗ – всемирная организация здравоохранения
SQL – Structured Query Language, язык структурированных запросов
OGC – Open Geospatial Consortium, открытый геоинформационный консорциум
IWS – Internet World Stats, мировая Интернет статистика
GML – Geography Markup Language, язык географической разметки
WMS – Web Coverage Service, веб-сервис покрытий
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 7
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОО «ЭКОПАРТНЕРСТВО». КАМПАНИЯ ПО ВОДЕ И ЗДОРОВЬЮ... 9
1.1. Общая характеристика МОО «Экопартнерство» и направления деятельности 9
1.2. Кампания по воде и здоровью.. 10
ГЛАВА 2. ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ БАЗА РБ ПО ВОПРОСАМ ВОДЫ. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫЗАГРЯЗНЕНИЯ НИТРАТАМИ В РБ. 13
2.1. Законодательная база Республики Беларусь по вопросам воды.. 13
2.1.1. Международные конвенции и протоколы, принятые в Республике Беларусь 13
2.1.2. Государственные законы, стандарты и программы.. 17
2.2. Основные проблемы нитратного загрязнения подземных вод в Республике Беларусь. 20
2.2.1. Подземные воды, их образование и значение. Грунтовые воды.. 20
2.2.2. Нитратное загрязнение подземных вод в Республике Беларусь. 23
2.2.3. Влияние азотсодержащих соединений на организм человека. 29
ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.. 32
3.1. Геоинформационные системы как эффективный инструмент поддержки экологических исследований. 32
3.1.1. Общие понятия и применение ГИС-технологий в экологии. 32
3.1.2. Данные в ГИС.. 34
3.1.4. Картографические веб-сервисы OGC (Open Geospatial Consortium). Картографический сервис Google Maps. 37
3.2. Создание информационного слоя на цифровой карте о загрязнении колодцев 43
3.3. Анализ полученных результатов. 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 54
ЛИТЕРАТУРА.. 55
ВВЕДЕНИЕ
Проблема загрязнения подземных вод соединениями азота, которые отличаются, с одной стороны, токсичностью, а с другой – высокой растворимостью, приобретают все большее экологическое значение.
Подземные воды являются конечным резервуаром накопления загрязнителей. Усугубляет положение то, что пригодные для питья и хозяйственных нужд воды залегают в верхней, наиболее подверженной загрязнениям части гидрогеологических структур, а процессы самоочищения здесь очень замедлены.
Загрязнение подземных вод происходит в процессе фильтрации вредных веществ с поверхности. При этом существует несколько видов источников загрязнения: промышленные площадки, на которых используются вещества, обладающие способностью мигрировать с подземными водами; места хранения промышленной продукции и отходов; места скопления бытовых отходов; поля орошения сельскохозяйственных продуктов. Особенную опасность создают места хранения пестицидов, в том числе запрещенных к употреблению, а также предприятия, связанные с нефтедобычей и нефтепереработкой.
Законом Республики Беларусь "Об охране окружающей среды" предусмотрено ведение государственного водного кадастра Республики Беларусь (ГВК), состоящего из кадастра поверхностных вод, кадастра подземных вод и кадастра использования водных ресурсов. ГВК основывается на данных государственного учёта вод и их использования и мониторинга вод.
В данной работе используются данные, полученные путем проведения социологического опроса среди населения, взятия проб воды из нецентрализованных источников водоснабжения и исследования этих проб экспресс-методом, основанным на применении тест-полосок Merckoquant®Nitrate Test.
Полученные результаты тестов и самого опроса выявили основные претензии, предъявляемые населением к качеству воды, взятой из колодца, а также выявили общую картину загрязнения колодцев сельской местности. Для получения количественных показателей (концентраций) был использован не лабораторный анализ, а экспресс-метод, который не предполагает большой точности, а лишь дает приблизительную оценку уровня загрязнения.
Цель дипломной работы – применение информационных технологий для мониторинга ситуации загрязнения подземных вод в сельской местности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить структуру организации МОО «Экопартнерство», для которой проводится это исследование, и основные направления ее деятельности; ознакомиться с кампанией «Чистая вода»;
2) Изучить законодательную основу по вопросам воды, принятую в Республике Беларусь; изучить основные проблемы загрязнения подземных вод в Республике Беларусь, а также охарактеризовать уровень их нитратного загрязнения;
3) Нанести на цифровую карту Республики Беларусь (сайт www.watercontrol.by) слой с указанием местоположения и концентрации нитратов колодца/шахты/скважины, из которой были взяты пробы; провести статистический анализ полученных результатов.
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОО «ЭКОПАРТНЕРСТВО». КАМПАНИЯ ПО ВОДЕ И ЗДОРОВЬЮ
1.1. Общая характеристика МОО «Экопартнерство» и направления деятельности
Желание изменить себя и окружающий мир стало главным стимулом для создания в 2000 году общественного объединения «Экопроект». В 2007 году организация получила статус международного объединения. C 2012 году имеет полное наименование Международное общественное объединение «Экопроект «Партнерство» и сокращенное — МОО «Экопартнерство».
Принцип, взятый этой организацией за основу: «Решаем экологические проблемы в партнерстве!» Объединяя работу государственных и негосударственных структур, организация работает для просвещения и содействия решению экологических проблем в области охраны окружающей среды и сбережения природных ресурсов.
Проекты, реализованные МОО «Экопартнерство» за эти годы, были посвящены изменению климата и энергосбережению, обращению с отходами и опасными химическими веществами, водными ресурсами и санитарией, популяризацией устойчивого развития. Продолжая работу по выбранным направлениям, они вносят свой вклад в улучшение качества окружающей среды.
Основными направлениями деятельности организации являются:
· Обращение с отходами
· Управление водными ресурсами
· Опасные химические вещества
· Энергосбережение
· Изменение климата
По каждому из них разрабатываются проекты и проводятся кампании. В рамках проектов проводятся международные конференции, семинары, тренинги, круглые столы с приглашением экспертов в области охраны окружающей среды, представителей государственных органов, образовательных учреждений, общественных объединений и бизнеса, организуется обмен опытом с зарубежными партнерами.
МОО «Экопартнерство» принимает участие в экологических форумах, на котором общественные экологические организации обсуждают самые актуальные проблемы в области охраны окружающей среды, а также совместными усилиями стараются найти пути решения этих проблем и прорабатывают позиции по тем или иным вопросам.
На одном из последних форумов (18-20 октября 2013 г.) «Экопартнерством» была представлена и дополнена «Позиция экоНГО по воде и здоровью», которая отразила основные проблемы управления водными ресурсами [1]:
· недостаточный уровень обеспечения населения качественной питьевой водой;
· низкий уровень осознания населением важности качества питьевой воды для здоровья, отсутствие у населения информации о качестве потребляемой воды и знаний о возможностях по снижению риска для здоровья.
1.2. Кампания по воде и здоровью
Республика Беларусь является стороной «Протокола по воде и здоровью», основная цель которого – защита здоровья людей путем улучшения управления водными ресурсами, включая защиту водных экосистем, и путем предотвращения, контроля и снижения болезней, связанных с водой. Протокол указывает, что эффективное использование водных ресурсов должно продвигаться через доступ к информации и участие общественности в принятии решений по вопросам воды и здоровья.
Проблема качества питьевой воды особенно актуальна в малых городах и сельских населенных пунктах, где вода в децентрализованных системах водоснабжения не всегда соответствует нормативам по качеству. Для решения указанной проблемы особое внимание необходимо уделять повышению уровня информирования населения о проблемах, связанных с некачественной питьевой водой, о недорогих практиках по устойчивому водоснабжению и водоотведению. Это позволяет вовлечь население в активное участие в решении проблем, связанных с водой и здоровьем.
Цель кампании – повышение уровня осведомленности и информирование широких слоев общества по проблемам воды и здоровья.
Задачи:
· Организовать работу информационного центра по вопросам воды и здоровья;
· Провести анализ ситуации в малых городах и сельской местности по вопросам воды и здоровья и установить приоритетные проблемы и возможные пути их решения;
· Продемонстрировать успешные практики в сфере водоснабжения и водоотведения в малых городах и сельской местности;
· Создать рабочую группу по проблемам воды и здоровья из представителей общественных организаций для анализа выявленных проблем и поиска путей решения этих проблем;
· Усилить координацию и сотрудничество общественных организаций, работающих в области охраны воды и здоровья, обмен информацией и опытом с другими организациями.
В качестве целевых групп были выбраны местные сообщества, общественные экологические организации и организации, работающие в области здравоохранения, государственные организации, занимающиеся вопросами водоснабжения и водоотведения.
Основные мероприятия, проводимые в ходе кампании при поддержке Коалиции Чистая Балтика, Швеция:
· Подготовка и издание информационных материалов (брошюры, лифлеты и др.).
· Проведение национальных, региональных и местных круглых столов по проблемам воды и здоровья.
· Работа со средствами массовой информации по освещению вопросов воды и здоровья (пресс-конференции, брифинги для журналистов, публикации в прессе).
· Информирование совета по выполнению Протокола по проблемам воды и здоровья о ходе реализации Кампании.
· Проведение исследования качества питьевой воды в местных системах водоснабжения (колодцы) и определение источников ее загрязнения.
· Проведение социологического исследования в малых городах и сельской местности по вопросам влияния качества воды на здоровье, состояния систем водоснабжения и водоотведения, принимаемых мерах по их обустройству, существующих проблемах и др., подготовка отчета по результатам исследования.
· Организация работы информационного центра.
· Определение мест/населенных пунктов, заинтересованных в устойчивом управлении водой и имеющих ландшафтные/инфраструктурные предпосылки для выполнения демонстрационных проектов.
· Обмен информацией и опытом путем участия в международных мероприятиях по воде и здоровью (встречи, конференции, семинары, выставки и др.).
· Оценка результатов. Планирование мероприятий следующего этапа.
ГЛАВА 2. ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ БАЗА РБ ПО ВОПРОСАМ ВОДЫ. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫЗАГРЯЗНЕНИЯ НИТРАТАМИ В РБ
2.1. Законодательная база Республики Беларусь по вопросам воды
2.1.1. Международные конвенции и протоколы, принятые в Республике Беларусь
Вода является одним из необходимых элементов нашей повседневной жизни. В последние годы мы вынуждены сталкиваться с растущей нехваткой водных ресурсов, загрязнением воды и множеством стихийных бедствий, вызванных наводнениями. Около 7% всех случаев смерти и болезней людей во всем мире по-прежнему происходят из-за загрязнения воды. По оценкам, только в одном регионе Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН), примерно 120 млн. людей не имеют возможности пользоваться безопасной питьевой водой и жить в нормальных санитарных условиях, в результате чего возрастает их уязвимость перед серьезными заболеваниями, передаваемыми через воду [2].
Многие страны зависят от грунтовых вод, необходимых для удовлетворения потребностей в питьевой воде, и быстрыми темпами истощают драгоценные водоносные горизонты, особенно в окрестностях городов. В настоящее время водоснабжение примерно 140 млн. жителей европейских городов производится за счет чрезмерной эксплуатации ресурсов подземных вод [3].
Дефицит санитарии, неправильная обработка отходов, небезопасные методы удаления химикатов, чрезмерное использование удобрений и безответственное управление водными ресурсами, также ведут к потерям европейских водных ресурсов и косвенно вредят человеческому здоровью. Все вместе это оставляет в наследие деградацию окружающей среды и потенциальный риск для здоровья, на устранение которого требуются десятилетия. В 1999 г. международное сообщество решило предпринять меры и приняло на 3-й Министерской конференции по окружающей среде и здоровью в Лондоне Протокол по проблемам воды и здоровья к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер (Конвенция по трансграничным водным ресурсам).
Протокол является первым международным соглашением, специально принятым для обеспечения связи между управлением водными ресурсами и проблемами здоровья, соответствующим снабжением питьевой водой и обеспечением адекватных санитарно-гигиенических условий для каждого. Он был разработан, чтобы дополнить Конвенцию по трансграничным водным ресурсам мерами по дальнейшему усилению здравоохранения, в частности, на национальном уровне. Это осуществляется путем продвижения лучшего управления водными ресурсами и связанных с водой экосистемами, и имеет конечной целью предотвращение, контроль и снижение количества заболеваний, связанных с водой.
Протокол реализуется посредством двух ключевых положений:
1) Установление целевых показателей
Протокол требует от Сторон установить целевые показатели в областях, покрывающих весь водный цикл, а также сроки достижения этих показателей. Целевые показатели должны осветить вопросы, связанные с качеством воды (питьевой, для купания и сточной); проблемами водоснабжения и санитарии; снижением количества заболеваний, связанных с водой и управлением водными ресурсами.
Стороны разрабатывают целевые показатели в соответствии с национальными обстоятельствами и возможными ресурсами. Стороны также регулярно оценивают прогресс в достижении этих целевых показателей, показывают, как этот прогресс помог предотвратить, проконтролировать или снизить количество связанных с водой заболеваний и публикуют результаты такой оценки. Более того, каждые три года Стороны должны отчитываться Встрече Сторон по внедрению и достигнутому прогрессу.
2) Наблюдение
Стороны договорились создать и использовать всестороннюю национальную и/или локальную систему наблюдения и раннего оповещения для предотвращения и реагирования на связанные с водой заболевания, наряду с планами реагирования на случайные инциденты и вспышки.
От Сторон требуется взаимная поддержка при внедрении Протокола. Для выполнения этих обязательств, в 2007 г. был создан Специальный механизм оказания содействия реализации проектов (СМОСРП) для улучшения координации в оказании международной помощи и усиления потенциала стран-получателей Восточной Европы, Кавказа, Центральной Азии и Юго-Восточной Европы с целью получения финансирования.
Республика Беларусь присоединилась к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер Указом Президента Республики Беларусь от 21 апреля 2003 года № 161, Конвенция вступила в силу для Республики Беларусь 27 августа 2003 года. Протокол по проблемам воды и здоровья к Конвенции вступил в силу для РБ 21 июля 2009 года [4].
Положения Хельсинской конвенции нашли свое отражение в Законе Республики Беларусь «Об охране окружающей среды» (в редакции 2007 г.), Водном Кодексе Республики Беларусь, Постановлении Совета Министров Республики Беларусь от 9.10.2007 № 1286, утвердившим Положение о порядке разработки и утверждения и реализации схем комплексного использования и охраны вод.
Основная цель Конвенции ЕЭК ООН по трансграничным водам – усиление мер на местном, национальном и трансграничном уровнях с целью защиты и обеспечения качества, количества и устойчивого использования трансграничных водных ресурсов, как поверхностных, так и подземных.
К основным действиям, предпринимаемым в нашей стране касательно непосредственно проблем обеспечения населения качественной питьевой водой, являются:
• проведение на регулярной основе межведомственных консультаций по обсуждению вопросов по взаимодействию в сфере «вода − здоровье – охрана окружающей среды»;
• обеспечение аналитических возможностей ведения мониторинга качества вод;
• реализация конкретных мер, включая инженерно-технические, в рамках государственных и отраслевых планов/программ;
• установление национальных и/или местных целевых показателей, определяющих стандарты и уровни эффективности работы, которые необходимо достигнуть и поддерживать, чтобы обеспечить высокий уровень защиты здоровья и благополучия населения, а также устойчивое управление водными ресурсами.
На пятом совещании целевой группы по установлению целевых показателей и отчетности (Братислава, Словакия, 10-11 мая 2012 г.) приняли участие эксперты из 15 стран, в том числе и из Беларуси. В ходе совещания проводился обзор общего прогресса, достигнутого в установлении целевых показателей и контрольных сроков. В отчет по достижениям Республики Беларусь было записано: «В Беларуси основная деятельность осуществляется в рамках государственных программ, таких как Государственная программа по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода» и Стратегия до 2020 года, по контролю качества питьевой воды и уровня заболеваемости. Приоритетами являются доступ к питьевой воде и водоотведению; улучшение системы управления водными ресурсами; качество вод, используемых для купания, питья, и общедоступных замкнутых вод» [5].
На этом же совещании был предоставлен список из 15 целевых показателей [6]. Те из них, которые непосредственно касаются темы данной работы, представлены в Приложении А.
2.1.2. Государственные законы, стандарты и программы
Питьевое обеспечение населения Беларуси производится в основном из подземных источников, что позволяет получать хорошую, качественную воду. Ресурсы пресных подземных вод оцениваются по территории республики в 49,6 млн. м3/сутки. Разведано 264 месторождения с общими запасами более 6 млн. м3/сутки. Разрабатывается 158 месторождений, годовой отбор из которых составляет порядка 2,5 млн. м3/сутки [7].
Согласно докладу ООН/ПРООН 2006 г. «Показатели развития человека» Беларусь входит в группу из 34 стран, население которых имеет 100-процентный устойчивый доступ к улучшенным источникам воды (по количеству, качеству и близости нахождения источников воды).
В целях повышения эффективности использования и улучшения качества водных ресурсов, сбалансированных с потребностями общества в Республике Беларусь, приняты следующие документы:
· Закон Республики Беларусь «О питьевом водоснабжении»;
· Водный кодекс Республики Беларусь;
· Национальная стратегия устойчивого развития до 2020 года;
· Программа социально-экономического развития Республики Беларусь на 2011-2015 годы;
· Стратегия в области охраны окружающей среды Республики Беларусь на период до 2025 года;
· Водная стратегия Республики Беларусь на период до 2020 года;
· Государственная программа по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода».
Согласно закону Республики Беларусь «О питьевом водоснабжении»: «каждому физическому лицу на территории Республики Беларусь государством гарантируется обеспечение питьевой водой в соответствии с нормами питьевого водопотребления и установленными нормативами качества» (Статья 31. Гарантии обеспечения физических лиц питьевой водой). Что же касается предоставления сведений о качестве, то «информация о качестве питьевой воды предоставляется заявителю бесплатно в обязательном порядке по первому его требованию либо всем потребителям питьевой воды через средства массовой информации или иным способом» (Статья 34. Информация по вопросам обеспечения потребителей питьевой водой).
К основным и самым актуальным проблемам, существующим в сфере водоснабжения и водоотведения в РБ, относятся:
- недостаточный уровень обеспеченности централизованным водоснабжением, особенно сельского населения;
- низкое качество воды децентрализованных источников водоснабжения (нитратное, микробное загрязнение);
- высокий износ сетей, оборудования и сооружений (распределительная сеть может быть источником вторичного загрязнения изначально безопасной воды при ее доставке потребителю);
- несоответствие качества воды подземных источников водоснабжения требованиям санитарных норм по содержанию железа и связанное с этим превышение норм по мутности и цветности;
- использование хлорирования в качестве основного метода дезинфекции питьевой воды из поверхностных источников – образование побочных продуктов, обладающих свойствами канцерогенов;
- недостаточная обеспеченность действующих систем питьевого водоснабжения сооружениями подготовки воды (в частности, станциями обезжелезивания).
В условиях развитой промышленности и сельского хозяйства и связанных с этим высокой степенью антропогенного воздействия на окружающую среду, поведшей за собой загрязнения водных объектов республики, надежным источником питьевых вод могут быть только подземные источники. Вместе с тем и они на протяжении последних десятилетий испытывают отрицательные и часто неконтролируемые антропогенные воздействия, ведущие к загрязнению подземных вод на действующих водозаборах. Особенно велики масштабы загрязнения подземных вод первых от поверхности земли водоносных горизонтов, воду которых использует население с помощью шахтных и трубчатых колодцев.
Около половины всего населения республики потребляют питьевую воду не соответствующую требованиям по целому ряду показателей (железо, нитраты, соли аммония, тяжелые металлы, ядохимикаты, микробиологические загрязнения и др.). Это является основной причиной постоянного роста числа инфекционных заболеваний бактериальной и вирусной этиологии, риска и многочисленных случаев канцерогенных заболеваний, что ведет, в конечном счете, к уменьшению рождаемости и снижению продолжительности жизни населения.
Все это определило необходимость проведения новой государственной водохозяйственной политики и разработки водной стратегии.
Настоящий Водный Кодекс регулирует общественные отношения, возникающие при владении, пользовании и распоряжении водами и водными объектами, и направлен на создание условий для рационального использования и охраны вод в водных объектах, восстановления водных объектов, сохранения и улучшения водных экологических систем.
Основные принципы Водного Кодекса (касающиеся непосредственно использования и охраны подземных вод):
· приоритет использования подземных вод для питьевых нужд населения по отношению к их использованию для других нужд;
· предупреждение загрязнения, засорения и истощения водных объектов;
· возмещения вреда, причиненного водным объектам.
Водная стратегия Республики Беларусь на период до 2020 года разработана в соответствии с Водным кодексом Республики Беларусь.
Экологические задачи устанавливаются раздельно для поверхностных вод, подземных вод и особо охраняемых территорий.
Для подземных вод:
1. предотвращение или существенное ограничение загрязнения;
2. восстановление источников подземных вод;
3. обеспечение равновесия между добычей и восполнением запасов подземных вод.
Государственная программа по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода» (срок реализации 2011-2015 гг.) главными целями поставило:
1) обеспечение качественной питьевой водой;
2) улучшение условий проживания населения;
3) создание благоприятной окружающей среды.
В связи с этим проводятся многочисленные мероприятия по обеспечению нормативным качеством воды городов, районных центров, городских поселков республики, а также по развитию систем хозяйственно-бытовой канализации населенных пунктов.
2.2. Основные проблемы нитратного загрязнения подземных вод в Республике Беларусь
2.2.1. Подземные воды, их образование и значение. Грунтовые воды
Воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твердом и газообразном состоянии называются подземными водами [8].
Запасы подземных вод и условия их залегания зависят от состава горных пород определяющего пористость (наличие капиллярных пор) и скважность (присутствие капиллярных пустот). Они определяют влагоемкость и влагопроницаемость. Отсюда деление горных пород на водопроницаемые (песок, галечник) и водоупорные (глина, глинистый сланец).
Подземные воды имеют важнейшее значение для человека и в первую очередь как источник пресных вод для водоснабжения, особенно в засушливых районах, также их используют для нужд промышленности и сельского хозяйства (в том числе для орошения). Минеральные подземные воды используются в медицине, термальные – для нужд отопления. К сожалению, излишний отбор подземных вод зачастую проводит к истощению их запасов, просадкам грунтов, их загрязнению.
Подземные воды, образовавшиеся на первом от поверхности водоупорном слое, называют грунтовыми водами. Уровень грунтовых вод постоянно меняется. Так, в зависимости от количества дождевых вод, весной – талых вод и их испарения уровень грунтовых вод то поднимается, то опускается. Уровень грунтовых вод обычно определяют по уровню воды в колодцах. Если водонепроницаемый слой имеет наклон в определенную сторону, то вода течет вниз в этом направлении и выходит на поверхность земли в виде ручья, ключа или родника.
Грунтовые воды добывают путем выкапывания колодцев (Рис. 1).
Рис. 1.Схема расположения грунтовых вод
Грунтовые воды питаются просочившимися атмосферными осадками, водами рек, озер, водохранилищ.
В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать.
Так как глубина залегания грунтовых вод определяется, прежде всего, климатическими условиями, в разных природных зонах она различна. Так, в тундре уровень грунтовых вод практически совпадает с поверхностью, а в полупустынях находится на глубине 60-100 м, причем не повсеместно, и эти воды не обладают достаточным напором.
Подземные воды имеют большое значение в природе: являются важнейшим источником питания рек, озер, болот; растворяют различные вещества в породах и переносят их; при их участии формируются карстовые и оползневые формы рельефа; при близком залегании к поверхности могут вызывать процессы заболачивания; снабжают растения влагой и растворенными в них элементами питания и т. д. Они широко используются человеком: являются источниками чистой питьевой воды; применяются для лечения целого ряда заболеваний человека; обеспечивают производственный процесс водными ресурсами; используются для орошения полей; из термальных вод получают большое количество различных химических веществ (йод, гауберову соль, борную кислоту и др.).
На сегодняшний день во многих регионах состояние подземных вод оценивается как критическое и имеющее опасную тенденцию дальнейшего ухудшения. Несмотря на то, что запасы подземных вод велики, возобновляются они крайне медленно, и это необходимо учитывать при их расходовании. Не менее важна и охрана подземных вод от загрязнений.
Подземные воды (причем не только поверхностные, но и глубинные) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека: предприятий горнодобывающей промышленности, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, населенных пунктов и др. Среди загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.
2.2.2. Нитратное загрязнение подземных вод в Республике Беларусь
Питьевая вода является важным продуктом питания, поэтому важно, чтобы она не только поступала в организм в достаточном количестве, но и была безопасной и полезной.
Лишь треть населения города Минска употребляет воду из поверхностных источников, во всех остальных населенных пунктах для питьевого водоснабжения используются подземные воды. В перспективе и г.Минск полностью перейдет на подземные источники водоснабжения. Подземные источники залегают глубоко в недрах земли и лучше защищены от поверхностных загрязнений.
Качество воды формируются под влиянием комплекса факторов природного и антропогенного происхождения. К группе факторов антропогенного воздействия относятся:
1. сброс коммунально-бытовых и производственных сточных вод;
2. вынос загрязняющих веществ поверхностным стоком с урбанизированных и сельскохозяйственных территорий;
3. поступление загрязняющих веществ от рассредоточенных по водосборной площади бассейнов рек животноводческих комплексов, складов хранения отходов, минеральных удобрений, нефтепродуктов и других экологически опасных объектов;
4. выпадение загрязненных атмосферных осадков;
5. трансграничный перенос загрязняющих веществ водным и воздушным путем;
6. разгрузка загрязненных подземных вод в речную сеть [9].
Начиная с 40-х годов прошлого столетия, на природное геолого-геохимическое загрязнение подземных вод питьевого регистра накладывается более интенсивное и разнообразное антропогенное загрязнение: промышленное, сельскохозяйственное, муниципальное и хозяйственно-бытовое. В результате грунтовые воды, а во многих местах и глубоко залегающие напорные, загрязнены нитратами, тяжелыми металлами, высокотоксичными металлорганическими ионными композициями, пестицидами, а также легко летучими органическими веществами высоких классов опасности [10].
Загрязнение поверхностных и подземных вод отходами производства и потребления – общемировая проблема, однако для Республики Беларусь, как и множества других развивающихся стран, эта проблема усугубляется практически полным отсутствием современной инфраструктуры и экологоприемлемых технологий обращения с отходами. В результате, из строя выводятся многие эксплуатационные скважины, отдельные крупные водозаборы и месторождения подземных вод, соответственно уменьшаются и ранее оцененные ресурсы питьевых подземных вод – этого важнейшего геологического и стратегического потенциала Беларуси.
На площади всех сельскохозяйственных земель, где вносятся минеральные или органические удобрения, естественный гидрогеохимический фон подземных вод существенно нарушен. В первую очередь, это выражается в росте содержания в водах таких компонентов как NO3-, Cl-, SO42-, K+, Na+ и некоторых других. Участками особенно интенсивного сельскохозяйственного загрязнения неглубоко залегающих подземных вод являются животноводческие фермы и поля орошения животноводческими стоками. Загрязнение выражается здесь в росте содержания в воде нитратов (до 80-150 мг/дм3), аммония (до 5-18 мг/дм3), хлоридов (до 100-180 мг/дм3) и других компонентов.
В пределах сельских населенных пунктов загрязнению, как правило, сопутствует сельскохозяйственное загрязнение (приусадебные участки, скотные дворы и др.), а в городах на коммунально-бытовое загрязнение накладывается промышленное загрязнение.
Отходы животноводства и стоки животноводческих комплексов являются одним из существенных источников загрязнения водных объектов. Количество загрязнений, поступающих в водные объекты, определяется мощностью объектов животноводств