Pozeminio vandens kokybe

Požeminio vandens kokybė

Požeminio vandens būklę nusako jo ištekliai ir kokybė. Kaip žinoma, požeminis vanduo Lietuvoje – vienintelis geriamojo vandens šaltinis. Gėlo požeminio vandens eksploataciniai ištekliai gana dideli (apie 3.2 mln. kubinių metrų/d), be to, jie nuolat atsinaujina. Šiuo metu naudojama mažiau nei pusė šių išteklių, todėl jų užteks ir ateityje.
Požeminei hidrosferai būdinga didelė inercija, taigi visi kokybiniai pokyčiai joje vyksta labai lėtai. Todėl apie juos galima spręsti ne tik ir ne tiek iš daugelio metų stebėjimų viename taške (monitoringo gręžinyje) duomenų eilutės, kiiek iš daugybės atskirų faktų (hidrocheminė informacija iš atskirų eksploatacinių gręžinių vandenvietėse bei įvairios paskirties pavienių gręžinių, šulinių) analizės. Požeminio vandens kokybę lemia daugybė gamtinių ir antropogeninių faktorių. Jų poveikis gana diferencijuotas erdvėje ir laike – vieni faktoriai daro didesnę įtaką sekliam gruntiniam vandeniui, dažniausiai visai kiti – giliau slūgsančiam spūdiniam vandeniui. Šį skirtumą akivaizdžiai atspindi ir gruntinio bei spūdinio vandens kokybė. Todėl toliau jas atskirai aptarsime.

Gruntinio vandens kokybę natūraliomis sąlygomis lemia fiziniai geografiniai, klimatiniai, orografiniai, hidrologiniai, biologiniai, taip pat geologiniai bei hidrogeologiniai faaktoriai. Pastaruoju metu vis didesnę įtaką gruntinio vandens kokybei daro antropogeninis faktorius – išsklaidytoji ir vietinė tarša. Yra du pagrindiniai išsklaidytosios taršos šaltiniai Lietuvoje – tai užteršta atmosfera ir žemės ūkis. Lokalinės taršos šaltinių Respublikoje yra daug ir įvairių.

Gruntinis vanduo Lietuvoje sutinkamas ho

oloceno ir pleistoceno nuogulose. Priklausomai nuo to, kurie iš anksčiau minėtų faktorių vyravo formuojantis gruntinio vandens balansui, vandens kokybė minėtose nuogulose labai įvairi. Ji labai nepastovi ir dėl paties gruntinio vandens išteklių formavimosi mechanizmo ypatybių: greito drėgmės ir teršalų skverbimosi iš pavasarinių balų per aeracijos zoną be jokio išsivalymo ir lėtos neprisotintos filtracijos pro jos uolienas iki gruntinio vandens lygio, kurios metu infiltratas gerokai išsivalo nuo teršiančių medžiagų.

Tačiau nesunkiai pastebimi ir bendri dėsningumai: silpnai drenuotose molingose lygumose vandens mineralizacija ir pagrindinių jonų koncentracijos 2-3 kartus didesnės, nei drenuotų smėlingų lygumų gruntiniame vandenyje (3.8 lentelė).

Su geologija susijęs ir antropogeninio faktoriaus poveikis gruntinio vandens kokybei: gruntinio vandens kokybė gana glaudžiai koreliuoja su dirvų bonitetu – derlingų dirvų plotuose, kur ūkinė veikla intensyvesnė, jis labiau užterštas.

3.8 lentelė

Kai kuurie gruntinio vandens kokybės rodikliai

Kraštovaiz- Vyraujan- Vandens kokybės rodikliai,mg/l
džio tipas tys

gruntai sausa Sulfa- Chlori- Nitra- Amonio Kalcio Magnio

liekana tai dai tai jonai jonai jonai

Molingosios Molingi >1000 >500 >350 >50 >0.5 >200 >50
lygumos Smėlingi 700- 200- 200- 30- 0.3- 100- 30-

1000 500 350 50 0.5 200 50
Kalvotosios Smėlingi 500- 50- 50- 10- 0.1- 80- 20-
moreninės ir molingi 700 200 200 30 0.3 100 30
aukštumos
Smėlingo- Smėlingi 100- 0- 0-
sios lygumos 500 mažiau50 mažiau50 10 0.1 mažiau80 mažiau20

Vienaip ar kitaip į gruntinio vandens horizontą patekusio filtrato cheminė sudėtis toliau kinta dėl išsimaišymo, praskiedimo, įvairių kitų fizinių bei cheminių ir ypač biogeninių procesų. Dėl šių priežasčių daugelis teršiančių medžiagų, patekusių į gruntinį vandenį mitybos ir tranzito srityse, nepasiekia gilesnių sluoksnių.

3.25 pav. Nitratų (A, B, C) ir amonio (D, E, F) koncentracijos gruntiniame (A, D) ir

r pusiau spūdiniame (B, E) bei spūdiniame (C, F)vandenyje

Apibendrinus įvairią faktinę medžiagą galima tvirtinti, kad gruntinis vanduo Lietuvoje labiausiai užterštas azoto junginiais ir organinėmis medžiagomis. Beveik trečdalyje respublikos teritorijos nitratų kiekis gruntiniame vandenyje viršija DLK (45 mg/l) ir tik 1/10 jos ploto dalyje šis kiekis mažesnis nei 10 mg/l (3.25 pav.). Labai didelis organinių medžiagų kiekis gruntiniame vandenyje. Jį apytiksliai apibūdinantis permanganatinės oksidacijos rodiklis vėlgi beveik 1/3 teritorijos viršija leistiną 5 mg deguonies/l. Amonio koncentracija gruntiniame andenyje retai viršija 0.2 mg/l. Tokių plotų yra tik 10-15% respublikos teritorijos. Vadinasi, gruntinio vandens horizonte vyrauja nitrifikacijos procesai. Tačiau dažniausiai jie vyrauja tik viršutinėje horizonto dalyje, turinčioje sąlytį su atmosfera. Tuo tarpu apatinėje dalyje dažnai stebime priešingą vaizdą – dėl deguonies stygiaus čia ne tik kaupiasi amonis ir neoksiduota organinė medžiaga, bet ir didėja geležies, mangano kiekiai. Pavyzdžiui, Širvintos komplekse geležies kiekis gruntiniame vandenyje pasiekė 29 mg/l, o mangano – 0.8 mg/l.

Toksinių elementų (sunkiųjų metalų) kiekiai gruntiniame vandenyje paprastai nėra dideli, jų koncentracijos šiek tiek padidėjusios lokaliuose taršos židiniuose. Kai kurių iš jų (pvz., kadmio, aliuminio) padidėjusi koncentracija aiškiai siejasi su “rūgštaus lietaus” problema. Šie ir kiti metalai į gruntinį vandenį paprastai patenka tirpių kompleksų su organiniais anijonais pavidalu.

Gruntinis vanduo intensyviai eksploatuojamas tik kai kuriuose Lietuvos miestuose (Varėna, Kaunas, Klaipėda). Čia paties gruntinio vandens ištekliai paprastai su
udaro tik labai mažą išteklių dalį. Ją, taip pat ir išteklių kokybę, čia lemia paviršinio vandens prietaka.

Gėlasis ir spūdinis vanduo intensyviai eksploatuojamas visų geologinių sistemų nuogulose. Dėl specifinių požeminio vandens išteklių ir ypač jų kokybės formavimosi sąlygų Lietuvoje pastaruoju metu rekomenduojama išskirti savarankišką kvartero ledyninėse ir tarpledyninėse nuogulose susikaupusio vandens hidraulinę sistemą – pusiau spūdinį vandenį.

Pusiau spūdinis vanduo – tai ledyno tirpsmo vandens suklotose smėlio, žvirgždo linzėse ir lokaliai paplitusiuose tarpmoreniniuose horizontuose susikaupęs gana vienodo hidrostatinio slėgio požeminis vanduo, labai glaudžiai susijęs su aukščiau slūgsančiu gruntiniu ir žemiau sutinkamu spūdiniu vandeniu. Jam būdinga tai, kad per gausius “hidrogeologinius langus” bei gilias erozines ledyno paliktas įrėžas ne tik pasipildo jo ištekliai, bet ir patenka tarša iš viršaus bei mineralinis vanduo iš apačios.

Daugiau kaip 3000 pusiau spūdinio vandens analizių rodo, kad vidutinė jo cheminė sudėtis yra tokia: bendra mineralizacija – 310-700 mg/l, permanganatinė oksidacija – 2-7 mg deguonies/l, anijonų ir katijonų, mg/l: sulfatų 5-45, chloridų -4-20, nitratų – 0-10, amonio – 0.1-2.5, kalcio – 35-95, magnio – 15-35. Lyginant su gruntinio vandens chemine sudėtimi (žr. 3.8 lentelę), galima pastebėti, kad pusiau spūdinio vandens cheminė sudėtis artima drenuotų smėlingų lygumų ir smėlingų-molingų nuogulų kalvose gruntinio vandens cheminei sudėčiai. Tačiau akivaizdus ir vienas skirtumas – gruntiniame vandenyje daug daugiau nitratų, o pusiau spūdiniame – amonio. Nustatyta, kad amonio ir organinės medžiagos kiekis pusiau spūdiniame va
andenyje nuolat didėja ir per pastaruosius 30 metų padvigubėjo (3.26 pav.). Vienintelis jų šaltinis – užterštas gruntinis vanduo. Todėl pusiau spūdinis vanduo gali likti švarus, jeigu užteršta tik viršutinė vandens horizonto dalis. Tokį vaizdą gana dažnai stebime laistymo laukuose.

Su užterštu gruntiniu vandeniu paprastai susiję ir toksinių metalų, tokių kaip Pb, Cr, Cd, Hg padidėję kiekiai pusiau spūdiniame vandenyje, nes šių metalų koncentracijos pusiau spūdiniame vandenyje yra beveik 2 kartus didesnės nei geriau izoliuotame spūdiniame vandenyje. Be to, jos didesnės prie stambių įmonių, miestuose, t.y. taršos židiniuose.

Pusiau spūdinio vandens cheminę sudėtį ir apskritai geocheminę aplinką šioje hidraulinėje sistemoje labai pakeičia gėlojo vandens eksploatacija. Dažniausiai dėl padidėjusios užteršto gruntinio ir paviršinio vandens prietakos pusiau spūdinio vandens kokybė pablogėja. Tačiau pasitaiko, kad dėl požeminio vandens, praturtinto deguonimi, šio proceso metu pusiau spūdiniame vandenyje mažėja kai kurių kintamo valentingumo metalų (pvz., geležies) bei amonio kiekis.

Spūdinis vanduo Lietuvoje yra susitelkęs įvairaus amžiaus (kainozojaus, mezozojaus, proterozojaus) ikikvarterinėse nuogulose. Pagrindiniai gėlo spūdinio vandens horizontai yra susiję su kreidos, permo ir devono geologinių sistemų kietomis plyšiuotomis ir terigeninėmis poringomis uolienomis. Cheminė šio vandens sudėtis gana įvairi. Ji iš esmės atspindi svarbiausius geologinius, hidrogeologinius veiksnius, per ilgą laiką suformavusius šio vandens joninę sudėtį. Spūdinio vandens hidraulinei sistemai būdingi šitokie du klasikiniai hidrocheminiai dėsningumai. Ištirpusių vandenyje druskų kiekis bet kuriame horizonte didėja: 1) jam gelmėjant (horizontalus hidrocheminis zoniškumas); 2) visoje sistemoje iš viršaus žemyn (vertikalus idrocheminis zoniškumas). Statistinį spūdinio vandens cheminės sudėties vaizdą atspindi 3.9 lentelė, sudaryta naudojantis įvairių autorių duomenimis.

Esminis gėlojo spūdinio vandens cheminės sudėties skirtumas nuo gruntinio ir pusiau spūdinio tas, kad jame praktiškai nėra nitratų. Tačiau amonio jame daugiau, nei minėtuose vandeninguose horizontuose: plotai, kuriuose amonio koncentracija siekia ar viršija 1 mg/l, sudaro apie 20% respublikos teritorijos (3.25 pav.). Be to, jis telkiasi daugiausia vandeninguose horizontuose, palyginti gerai izoliuotose nuo žemės paviršiaus. Ten pat spūdiniame vandenyje didėja ir neoksiduotos organikos kiekis.

Dėl šių priežasčių tokiuose vandeninguose horizontuose sutrinka geocheminė pusiausvyra, pažemėja oksidacijos-redukcijos potencialas ir spūdiniame vandenyje pradeda didėti tokių metalų kaip Pb, Cd, Cr, Se, koncentracijos. Kai kurių mikroelementų (Zn, Cu, Mn, Mo, Ba, Be) padidėjusios koncentracijos aiškiai asocijuojasi su karbonatinėmis uolienomis ir minėtais geocheminės aplinkos pakitimais, o, pavyzdžiui, fluoro – ir su tam tikru vandens tipu. Tuo tarpu aliuminio koncentracijos padidėjusios molingose uolienose susikaupusiame vandenyje, o bromo – dar giliau slūgsančio mineralinio vandens iškrovos plotuose (3.10 lentelė).

3.9 lentelė

Gėlojo požeminio vandens cheminė sudėtis

Vandenin- Hidrocheminiai rodikliai, mg/l
gas hori-
zontas, kom- bendra hidro- Sulfa- Chlo- Kalcio Magnio Natrio Amo-
pleksas minera- karbo- tai ridai jonai jonai ir kalio nio jo-

lizacija natai jonai nai

Kreida 417 418 17 19 60 20 56 0.53
Viršutinis
permas 417 331 37 29 71 25 59 0.67
Viršutinis
devonas 352 329 32 12 61 28 27 0.4
Viršutinis-
vidurinis
devonas 400 381 31 22 70 27 36 0.36
Visa gėlo
vandens
zona 382 362 24 22 67 24 34 0.46

3.10 lentelė
Kai kurių mikroelementų kiekiai spūdiniame vandenyje, mkg/l

Cheminis Aritmetinis koncentracijos vidurkis įvairiuo-
elementas DLK se vandeninguose horizontuose, kompleksuose

kreida viršutinis viršutinis viršutinis-vidu-

permas devonas rinis devonas
Pb 30 3.2 4.6 9.4 6
Zn 5000 28 76 80 74
Cu 1000 2.1 2.1 2.0 2.2
Mo 250 1.2 1.4 1.6 1.2
Mn 100 46 27 54 45
Ba – – 170 316 263
Al 500 150 63 140 1320
F 1500 433 888 675 320
Br – 302 363 398 398

Intensyviai eksploatuojant spūdinį vandenį pažeidžiama ne tik hidrodinaminė, bet ir per ilgą laiką susiformavusi hidrocheminė pusiausvyra požeminėje hidrosferoje. Dėl vandens lygių inversijos spūdinio vandens iškrovos zonos virsta jo mitybos sritimis. Per jas į požemį patenka ir tam tikras teršiančių medžiagų kiekis. Į gėlojo vandens horizontus dėl sumažėjusio slėgio pradeda iš giliau veržtis mineralinis vanduo. Dėl viso to geocheminė aplinka spūdinio vandens horizontuose dar labiau sutrinka ir minėtos jo cheminės sudėties kitimo tendencijos dar labiau išryškėja (Klaipėdos, Šiaulių vandenvietės). Visus šiuos procesus galima pavadinti spūdinio vandens netiesiogine tarša.
Taigi požeminio vandens kitimo procesui Lietuvoje šiuo metu būdinga: a) tiesioginė gruntinio ir pusiau spūdinio vandens tarša; b) geocheminės aplinkos staigus kitimas spūdinio vandens horizontuose dėl intensyvios eksploatacijos ir netiesioginės taršos.

——————————————————————————–
LITERATŪRA
1. Dubra J. Deguonies deficito susidarymo sąlygos Kuršių mariose. Regioninė Hidrometeorologija, T. 12. – V., 1968.
2. Klimas A. Gruntinio vandens taršos mechanizmas / Ekologija Nr.1. – 1991. – P. 57-63.
3. Pabaltijo regioninė hidrogeologija / Red. Juodkazis V. V.- 1989. – 220 p. (rusų k.)
4. Zabulis R. Lietuvos TSR požeminio vandens apsauga nuo taršos stambių gyvulininkystės kompleksų apylinkėse // Metodinės rekomendacijos. – V., 1988. – 71 p. (rusų k.)
5. Current Status of the Baltic Sea. AMBTO Nr.7, September 1990. Published by Swedish Academy of Sciences. – Stockholm., 1990.
6. Dubra J. The Kurschiu and Vilinsky Gulfs and Collectors of sewage waters. Proccedings 17 th Conference of the Baltic Oceonographers. -Norkoping, 1990.
7. Klimas A., Babenskas A. Regional impact of agriculture on groundwater quality // Farming and water quality. Proceedings of International Scientific Conference. – Kaunas, 1993. – P. 39- 41.

Leave a Comment