Загрязнение подземных вод Москворецкого бассейна

Город Москва расположен в бассейне реки Москвы и является неотъемлемой частью окружающей город природной среды.
Гидрогеологические условия региона определяются его приуроченностью к южной части Московского артезианского бассейна. Здесь выделяются три литогенетических этажа: четвертично-неогеновый с пестрыми по гидродинамическим и гидрогеохимическим характеристикам грунтовыми водами, юрско-меловой и каменноугольный с артезианскими водами в преимущественно карбонатных породах.
В последнем имеется несколько водоносных горизонтов, слабо различающихся по фильтрационным свойствам и составу воды, разделенных маломощными прослоями глин и аргиллитов. Важную роль играет верхнеюрская разделяющая толща. Слоистая и прерывистая с “гидрогеологическими окнами” она не только формирует напоры в карбоне, но и предохраняет их от загрязнений.
Проводимость известняков карбона связана с геоморфологическими и геологическими особенностями водовмещающих пород: на водоразделах она составляет в среднем 500 м/сут; в долинах - более 2000 м/сут; под ненарушенными юрскими глинами - 680 м/сут; в районах без юрских глин - более 1100 м/сут.
Водоносные горизонты в четвертичных отложениях связаны с речными. Это в полной мере относится к аллювиальным отложениям пойм и террас. Первая аккумулятивная - при относительной высоте 4-7 м имеет, как правило, две толщи: верхнюю, суглинистую, и нижнюю, песчаную с гравием и галькой, содержащую горизонт грунтовых вод. Направление грунтового потока меняется по сезонам. Вторая терраса - цокольная с маломощным аллювием (до 1,5-4,0 м). В цоколе может залегать морена, юрские глины и обводненные флювиогляциальные отложения, имеющие непосредственную разгрузку в реку или связь с горизонтами вод 1-й террасы. В уступе 2-й террасы известны многочисленные родники. Выше террас притоки р.Москвы дренируют главным образом флювиогляциальные песчано-гравийные отложения. Их водоносные горизонты, как правило, плохо защищены с поверхности от загрязнения, имеют малую емкость и относительно высокую проницаемость.
Локальной гидрогеологической особенностью территории являются древние ложбины стока: доюрские, доледниковые, межледниковые и постледниковые, иногда совпадающие с современной гидрографической сетью, сложенные хорошо фильтрующим обломочным материалом и являющиеся коллекторами подземных вод. Глубина максимального переуглубления достигает 50-60 м. Переуглублены долина р.Истры ниже водохранилища и долина р.Москвы ниже п.Тучково, причем переуглубление не всегда совпадает с современным.
Химический состав грунтовых вод отличается большим разнообразием. Обычно при малых минерализациях (300-500 мг/л, редко больше 1 г/л) химический тип может резко меняться даже в пределах одного потока грунтовых вод. На водораздельных пространствах встречаются воды гидрокарбонатного класса, кальциево-магниевой группы с низкой минерализацией (около 200 мг/л). Колодцы в деревнях на террасах рек дают воду гидрокарбонатно-сульфатную и гидрокарбонатно-хлоридную с преобладанием кальция и с высокой минерализацией. Вблизи промышленных центров, городов, у свалок и т.д. состав грунтовых вод меняется на сульфатно-гидрокарбонатный и даже на сульфатно-хлоридный. Грунтовые воды, приуроченные к аллювиальным отложениям, имеют повышенную минерализацию и измененный по отношению к естественным водам состав, в котором велико содержание хлоридов и сульфатов. Нередки случаи, когда в состав макрокомпонентов химического состава грунтовых вод входит нитрат-ион, что уже прямо свидетельствует о загрязнении. Со всей определенностью можно сказать, что разгрузка грунтовых вод в реки бассейна уже в настоящее время ухудшает качество речной воды.
Артезианские воды каменноугольных отложений обычно пресные с минерализацией 0,4-0,6 г/л, хорошего качества (гидрокарбонатные, магниево-кальциевой группы). Исключением является полоса шириной 10-20 км, проходящая от Дедовска-Нахабино через Красногорск в южную часть Москвы. Здесь также имеет место пресная вода, но хлоридногидрокарбонатного класса натриево-магниево-кальциевой группы, что свидетельствует о региональном протекании загрязненных грунтовых вод в артезианские водоносные горизонты со сработанными напорами.
Система источников водоснабжения Москвы может быть представлена в виде совокупности подсистем, каждая из которых является крупной водохозяйственной системой. Она представляет собой совокупность подсистем: бассейн Вазузского водохранилища; Вазузскую гидротехническую систему; бассейн Москвы от истока до г.Москвы, включающий в себя бассейны рек Рузы и Москвы от истока до г.Звенигорода, бассейн Москвы от г.Звенигорода до г.Москвы; бассейн Волги от истока Иваньковского водохранилища и зону канала им.Москвы. Кроме того, отдельные объекты в Москве и в Московском регионе (т.е. в сфере интересов Москвы как главного объекта эксплуатации водных ресурсов) снабжаются артезианской водой, что неуклонно ведет к изменению картины состояния и формирования подземных вод региона.
Водохозяйственные системы обладают двумя главными свойствами: пропускной способностью (проницаемостью, расходом) и емкостью. Основная часть расхода определяется собственно возможностями русел ручьев, рек, каналов, труб и других водопроводящих трактов. Основная же часть емкости сосредоточена не в водотоках и водохранилищах, а в подземных резервуарах, т.е. в горизонтах подземных вод, связанных с поверхностными водами сложными, нелинейными и неоднозначными отношениями. Кроме того, для водопроводящих трактов при подходящем выборе масштаба характерны сосредоточенные источники загрязнений, а для подземных вод - рассредоточенные.
Основным объектом мониторинга подземных вод является поток подземных вод (ППВ). Предусматриваются измерения на слабо нарушенных (эталонных) ППВ, находящихся под техногенным воздействием. В последнем случае следует выделять и рассматривать природно-техногенные системы. В качестве основных признаков ППВ могут рассматриваться: геофильтрационная схема, позволяющая прогнозировать продвижение загрязнения в ППВ; конструктивные особенности источника загрязнения, определяющие условия поступления загрязняющих веществ в поток; миграционная модель ППВ, отражающая процессы переноса, превращений и взаимодействий раствора с породами в зависимости от геохимических и физико-химических свойств поллютанта и среды.
Имеющиеся в распоряжении совместного предприятия в области охраны окружающей cреды “Прима” материалы позволяют более детально рассмотреть бассейн р.Москвы. Особое внимание уделено условиям формирования подземных вод. Это вызвано тем, что среднемноголетний модуль стока р.Москвы в створе Рублево составляет 6 л/(с*км2), а модуль подземного стока - 2 л/(с*км2). Таким образом, треть всей москворецкой воды - вода подземная. Вместе с тем, минерализация и, особенно, качество подземных вод сильно отличаются от вод поверхностных, причем качество подземных вод во многих частях бассейна р.Москвы не отвечает требованиям государственного стандарта на питьевую воду. Больше того, эксплуатация подземных вод приводит к изменению показателей и режима водообмена между подземными и поверхностными водами в неблагоприятную сторону.
В Москворецкой водной системе эксплуатируются практически все водоносные горизонты. При этом грунтовые воды используются деревянными колодцами и мелкими скважинами ручного бурения, что практически не сказывается на водных ресурсах и режиме. Максимальное понижение уровня в колодцах достигает 1,5-2,0 м, что может сформировать местную воронку депрессии радиусом не более нескольких десятков метров. Все центральное водоснабжение основано на артезианских водах каменноугольных отложений. В бассейне р.Москвы выше Рублево действует 21 групповой водозабор подземных вод, затрагивающий практически все водоносные горизонты карбона. Дифференциация по зонам влияния позволяет предложить места для отбора проб в бассейнах рек Москва, Руза и Истра, а также в устьях упоминаемых в таблице 1 притоков.
Таблица 1
Сведения о современной эксплуатации подземных вод