Злобіна К. С.

ИГМиР НАНУ, аспірант

Науковий керівник: д.геол.н. Кураєва І. В.

ГЕОХІМІЯ БЮВЕТНИХ ВОД МІСТА КИЄВА

В світі зростає тенденція використанняпідземних прісних вод для цілей питного водопостачання. Особливо це стосуєтьсявеликих міст, де рівень забруднення поверхневих джерел досягає критичнихпоказників і потребує багатоступеневої системи очищення. У випадку наявностівисокоякісних прісних підземних вод, можливе їх безпосереднє залучення длязабезпечення до системи водопостачання населення екологічно чистою питноюводою.

Столиця має багату історію використанняпідземних вод для цілей водопостачання. Перша артезіанська свердловина булапобудована у 1895 році для потреб централізованого водопостачання. З 1997 рокув м. Києві розпочалася широкомасштабна програма безкоштовного використанняпитних підземних вод за допомогою системи бюветного господарства столиці.

На сьогодні майже половина бюветівміста належить до мережі артезіанського водопостачання ДКО «Київводоканал», 35%- до системи відомчих артезіанських свердловин, і більше 15% - безпосередньопробурені для створення бюветних комплексів.

Видобування підземних вод у м. Києвівідбувається з сеноман-келовейського водоносного горизонту, середньоюрськоговодоносного горизонту, бучацького, полтавського і четвертинного водоноснихгоризонтів. Бювети столиці споживають артезіанську воду з водоносного комплексусеноман-келовейських відкладів (J₃k-o+ K₁ + K₂b)і водоносного горизонту середньоюрських (байоських) (J₂b)відкладів західної частини Дніпровського артезіанського басейну [4].

Водоносний комплекс в сеноман-келовейських(нижньокрейдового-верхньоюрського віку) відкладах поширений всюди, за виняткомпівденно-західної частини столиці на глибині 80–150 м. Водовмісні породипредставлені різнозернистими пісками з прошарками пісковиків, а такожопокоподібними пісковиками і вапняками. Коефіцієнт водопровідності коливаєтьсявід 50 до 500 м²/добу, найвищі значення відмічені в межах м. Київ.Водоносний комплекс перекривається слабопроникними мергельно-крейдянимивідкладами верхньокрейдового віку, які відсутні лише на півдні міста Києва. Упідошві сеноман-келовейського водоносного комплексу залягає слабопроникна товщаглин і алевролітів середньо- і верхньоюрського віку.

Водоносний горизонт у байоськихвідкладах (середньоюрського віку) також має регіональне розповсюдження в межахКиєва. Водовмісні породи представлені пісками, потужність яких збільшується усхідному напрямі від декількох до 40–60 м. Середнє значення коефіцієнтафільтрації для всієї водоносної товщі пісків досягає 20 м/добу. Глибиназалягання водоносного горизонту у байоських відкладах змінюється від 170 до 280м.

В результаті проведених досліджень буловстановлено середній хімічний склад бюветних вод сеноманського і юрськоговодоносних горизонтів. В цілому, води юрського горизонту характеризуються більшвисокими значеннями вмісту макрокомпонентів: на 27% більший вміст калію, на 50%- натрію, на 30% магнію, хлоридів і сульфатів – майже у півтора рази більше,ніж у підземних водах сеноманського горизонту. Проте останні характеризуютьсябільшими показниками вмісту гідрокарбонатів і кальцію у порівнянні з юрським водоносним горизонтом: на 20% і 26% більшевідповідно. Систематичний контроль вмісту макрокомпонентів дає можливістьвизначити домінування вод того чи іншого водоносного горизонту у кожному окремовзятому бюветі.

Інтенсивна господарська діяльність натериторії Києва, розвинена підземна інфраструктура підвищують ймовірністьантропогенного пливу на води водоносних горизонтів та на споруди бюветнихкомплексів. Тому, методи та методики аналітичного контролю, які використовуютьсядля еколого-геохімічного моніторингу підземних вод, мають відмічати хімічніелементи, які присутні у кількостях, значно нижчих за їх граничнодопустиміконцентрації. В такому випадку можна надійно, своєчасно і точно виявитинебезпечні забруднювачі, різкі коливання вмісту мікроелементів, які говорятьпро порушення геохімічного режиму та вжити запобіжних заходів. Таким є методатомно-абсорбційної спектроскопії з індуктивно пов’язаною плазмою (ICP-MS)на приладі Element-2, який було вперше застосовано для визначеннядеяких мікроелементів поряд із традиційними методами: загальним фізико-хімічниманалізом, потенціометрією та іншими [3].

У рамках виконання проекту ГрантуПрезидента України для обдарованої молоді (виконавці Злобіна К.С., Огар Т.В.)за допомогою термодинамічного моделювання були розраховані форми міграціїдеяких хімічних елементів у підземних водах м. Києва, які використовуються убюветному господарстві. Форми міграції по водоносних горизонтах представлені у табл.2.

Таблиця 1   Середній вміст   у бюветних водах деяких хімічних елементів

Молібден має високу міграційнуздатність, легко мігрує за високих значень Eh та у лужних содових водахпереважно в шестивалентній формі

У досліджуваних водах він мігрує лише ушестивалентній формі у всіх водоносних горизонтах – MoO₄^2-.

Вісмут належить до малорухомих воднихмігрантів і переважно мігрує в одній формі – HBiO₂⁰.

Хром належить до елементів зі слабкоюздатністю до міграції. Основними формами міграції хрому є оксиди – CrO⁺(II) та CrO₄^2- (IV).

Для вод сеноманського водоносногогоризонту і змішаних характерною є міграція нікелю у вигляді вільних іонів Ni²⁺,а для юрського водоносного горизонту – Ni(HS₂)⁰.

Отже, у байоському водоносномугоризонті всі мікроелементи, окрім заліза, переважно мігрують у виглядікомплексних сполук, виняток становлять срібло, нікель, цинк, які мігруютьздебільшого у вигляді вільних катіонів. У змішаній воді форми міграції такісамі, як і у водах сеноманського водоносного горизонту. Це свідчить пронезначну кількість води, яка надходить з байоського водоносного горизонту.

Отже, у байоському водоносномугоризонті всі мікроелементи, окрім заліза, переважно мігрують у виглядікомплексних сполук, виняток становлять срібло, нікель, цинк, які мігруютьздебільшого у вигляді вільних катіонів. У змішаній воді форми міграції такісамі, як і у водах сеноманського водоносного горизонту. Це свідчить пронезначну кількість води, яка надходить з байоського водоносного горизонту.

Для еколого-геохімічної оцінки якостібюветних вод був застосований, поряд із показником гранично допустимоїконцентрації, показник біологічної значущості[2]. Для того, щоб визначити тімікроелементи, які містяться в бюветних водах в кількостях, що можуть впливатина мікроелементний баланс людини, було застосовано припущення, що з водою доорганізму людини потрапляє 5% добової норми мікроелементів, а середнєспоживання бюветної води складає 2л/добу [1].

За попередніми результатамивстановлено, що такі елементи як хром, вісмут, бор, арсен міститься у такихкількостях, які впливають на мікроелементний баланс людини, що споживає цюводу. Нікель, свинець, ртуть, берилій, молібден містяться у бюветніх воді удосить низьких кількостях і не можуть суттєво впливати на мікроелементнийбаланс організму.

Проте роль деяких хімічних елементів вмікроелементному балансі людини і їх віст у бюветних водах досі остаточно невизначено. Це стосується, в першу чергу, рідкісних елементів, на дослідженнягеохімічних особливостей яких буде напрямлено подальші дослідження, в томучислі і за рахунок коштів Гранту Президента України для обдарованої молоді.

Таблиця2. Форми міграції хімічних елементів у водоносних горизонтах,

яківикористовуються у бюветному водопостачанні м. Києва

Інформаційні джерела

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А.,Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация,органопатология. – М.: Медицина, 1991. – 496 с.

2. Барвиш В.М., Шварц А.А. Новый подходк оценке микрокомпонентного состава подземных вод, используемых для питьевоговодоснабжения // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. – 2000. - №5.– С. 467-473.

3. Кураєва І.В., Самчук А.І., ЗлобінаК.С. Геохімічні особливості мікроелементного складу підземних вод Київськогомегаполіса // Мінералогічний журнал. – 2007. – 29, №4. – С. 70-74.

4. Шестопалов В.М., Руденко Ю.Ф.,Гудзенко В.В., Макаренко А.Н. Водообмен в гидрогеологических структуре Киевскойгородской агломерации и миграции радионуклидов // Водообмен вгидрогеологических структурах и Чернобыльская катастрофа. Ч.1. – Киев: Изд. Ин-тагеол. Наук НАН Украины, 2000. – С. 126-160.