Исследование состояния подземных вод на территории поселка Тогузак Костанайской области

Пустынная зона с бурыми почвами занимает южную незначительную часть области. Переход от светло-каштановых почв к бурым, происходит постепенно. В целом для подзоны бурых пустынных почв характерна чрезвычайная комплексность и повышенная засоленность, что связано с разнообразием рельефа, характером почвообразующих и подстилающих пород и сухостью климата. В подзоне распространены бурые пустынные солонцеватые почвы легкого механического состава, легкосуглинистые и супесчаные. Эти почвы редко образуют однородные массивы, чаще они комплексируютсяс пустынными солонцами. Встречаются в основном в южной и восточной частях подзоны в условиях волнистого, сильно расчлененного рельефа. Нередко среди таких почв и комплексов встречаются соровые солончаки в понижениях. Бурые не солонцеватые почвы встречаются реже, они формируются в условиях волнистого рельефа в пределах приподнятого плато, южнее реки Улы - Жиланшик. По механическому составу это в основном супесчаные почвы, нередко среди них встречаются соровые солончаки. Широко распространены пустынные солонцы под кокпеково-биюргуновой и чернополынной растительностью или комплексы, особенно в центральной части водораздела Тургай-Улы-Жиланшик. Среди пустынных солонцов распространены главным образом мелкие и корковые, местами встречаются такыровидные солонцы и солончаки. Солонцы средние и глубокие встречаются значительно реже и формируются, как правило, на легких супесчаных, реже - легкосуглинистых почвообразующих породах в западной части подзоны и по высоким террасам р. Улы - Жиланшик. Среди интразональных почв в подзоне небольшое развитие получили луговые осолоделые почвы под кустарниками, занимающие блюдцеобразные понижения. В низовьях р. Улы - Жиланшик и местами по узкой ее пойме встречаются луговые солончаковатые почвы, луговые солонцы и солончаки. На самом юге подзоны, вблизи чинков, а также в верховьях Улы - Жиланшика выделяются небольшие участки такыров.

4.5 Флора и растительность

На территории Костанайской области выделены следующие обобщенные категории зонального порядка: лесостепь, степь и полупустыня.

Лесостепь на территории области занимает небольшие участки, где чередуются березовые и Осино - березовые колки с луговыми и богаторазнотравно - ковыльными степями. Южнее на территории области представлена «колочная степь», где на степных пространствах в западинах произрастают небольшие леса, в центре которых развиваются ивовые заросли или осоковые болота.

Степная зона на территории области подразделяется на подзоны умеренно-засушливых богаторазнотравно-ковыльных степей на обыкновенных черноземах, засушливых разнотравно-ковыльных степей на южных черноземах, умеренно-сухих типчаково-ковыльных степей на темно-каштановых почвах, сухих ксерофитноразнотравно-типчаково-ковыльных степей на каштановых почвах, опустыненных полынно-ковыльно-типчаковых степей на светло-каштановых почвах. Зональные типы степей разнообразны, что обусловлено различиями почвенных условий и региональными особенностями состава сообществ (географические варианты).

Южнее развиваются эфемерово-полынные северные пустынные растительные формации (остепненные пустыни, или полупустыни), соответствующие подзоне бурых пустынных почв. Помимо растительных ассоциаций зонального порядка широкое распространение получили сообщества на интразональных почвах. Для луговых и аллювиально-луговых почв характерны злаковые луга - пырейные, вейниковые, острецовые, костровые и разнотравно-злаковые. На засоленных гидроморфных почвах развиты галофитные луга, преобладающая растительность которых состоит из ячменя, лисохвоста, ломкоколостика, остреца, чия и других видов. Повсеместное распространение получили травяные болота - тростниковые, пырейно-тростниковые и осоковые. Большое разнообразие представляют растительные группировки на солонцах. Степные солонцы черноземной зоны покрыты ковыльно-типчаковыми, грудницево-типчаковыми и полынно-типчаковыми группировками. На солонцах каштановой зоны распространенытипчаково-полынные, грудницевые, чернополынные, селитряно-полынные, черно-полынно-биюргуновые и полынно-кокпековые сообщества. Для пустынных солонцов характерны кокпековые и биюргуновые группировки. Галофитные сообщества и их комплексные на солончаках представлены в основном сочно-солянковой растительностью.

Преимущественно к интразональным сообществам относятся лесные сообщества области (кроме лесов лесостепной зоны), которые в области представлены березовыми, осиново-березовыми лесами и сосновыми борами. В целом неблагоприятные для лесной растительности условия ограничивают состав древесных пород. Обычны различные виды берёз, сосна обыкновенная, осина. Произрастают также тополь белый, ива древовидная, ольха черная, черемуха, лох и даже лиственница (реликтовая лиственнично-березовая роща находится в Тарановском районе), а на юге встречаются саксаульники. Выделяется две лесорастительные провинции, которые в целом вписываются в границы природных зон. Провинция Зауральско-Убаганских лесов занимает северную часть области и охватывает равнины Зауральского плато и юго-западную окраину Западно-Сибирской низменности, размещаясь на территории колонной, лесостепи, и лишь на западе области небольшая её часть заходит в степную зону. В ее пределах выделяется несколько лесорастительных районов с региональными чертами природных ландшафтов. В западно-северо-западной части (юго-восточная часть Зауральского плато) распространены многочисленные очень мелкие березовые и осиновые колки, небольшие сосняки и кустарниковые ивняки. В центральной части междуречья Тобола и Убагана лиственные леса образуют сравнительно крупные колки, при этом осинники занимают увлажненные западины, а березняки более сухие понижения. Здесь же растут березовые байрачные леса в верхней части склона к реке Тобол, в то время как балочные долины реки Убаган покрыты луговым разнотравьем. Равнины междуречья заняты мелкомассивными сосняками и березняками. Центральные участки некоторых колков заболочены, и тогда осина и береза уступают место иве. В этом районе многочисленны озерные и лугово-болотные понижения. В южнойчасти Западно-Сибирской низменности с волнистым рельефом древостой из березы и осины растут по понижениям, а открытые участки заняты степной растительностью. Провинция Абуго-Тургайских ленточных боров занимает среднюю часть территории области. Район остепненных сосновых лесов в древней Абуго - Тобольской ложбине древнего стока расположен в северной половине степной зоны. Сосновые леса здесь растут по вершинам высоких песчаных гряд и верхним частям их склонов. Березовые и осиновые леса приурочены к нижним частям склонов песчаных гряд и нередко прилегают к берегам солёных озёр-соров. Район опустыненных сосновых лесов в Абуго-Тургайской ложбине древнего стока лежит в пределах территории Наурзумского заповедника в подзоне сухих степей. Лес занимает полосу песков, перевеянных ветром. Район сосновых лесов в урочище Терсек (Наурзумский заповедник) расположен также в подзоне сухих степей. Ленточный бор приурочен к выходам древних песков на верхней террасе Тургайской ложбины. Крупные лесные массивы области с севера на юг - Боровской, Аракарагай, бор Казанбасы, бор Аманкарагай, небольшой заповедный ленточный бор Терсек-Карагай (Наурзумский заповедник) и самый южный лесной массив бор Наурзум-Карагай (Наурзумский заповедник).

4.6 Фауна и животный мир

Фауна позвоночных животных Кустанайской области включает 65 видов млекопитающих, свыше 300 видов птиц, из которых около 160 гнездится, 6-9 видов пресмыкающихся, 6 видов земноводных, и более 20 видов рыб.

Млекопитающие представлены следующим образом: насекомоядные (ежи, землеройки, выхухоль) - 8 видов, рукокрылые (летучие мыши) - 5, хищные (псовые, куньи, кошачьи) - 12, копытные - 4, грызуны - свыше 30 видов.

В березовых и осиново-березовых лесах лесостепи обитают лось, косуля, рысь, волк, лисица, барсук, горностай, ласка, заяц беляк, обыкновенный еж, лесная мышь, полевка-экономка, красная полевка, обыкновенная бурозубка, а также колонок и лесная мышовка. Среди птиц характерны малый пестрый дятел, зяблик, садовая славка, ремез, пеночка-весничка, длиннохвостая синица, бекас, белая куропатка, а также широко распространенные серая куропатка, тетерев, большой пестрый дятел, иволга, кукушка, вяхирь, большая и обыкновенная горлицы, большая синица, лесной конек, обыкновенная горихвостка, серая и ястребиная славки и другие. Сохранившиеся фрагментарно участки луговых степей служат местообитаниями краснощекого и большого (рыжеватого) сусликов, обыкновенного хомяка, хомяка Эверсмана, узкочерепной и обыкновенной полевок, полевой мыши, слепушонки, зайца - русака, степного хоря. Фауна птиц состоит из широко распространенных видов: полевой жаворонок, перепел, серая куропатка, луговой лунь, болотная сова, большой кроншнеп, чибис, луговой и черноголовый чеканы, желтая трясогузка, полевой конек и другие.

В «колочной степи» среди млекопитающих доминируют степные грызуны: большой суслик, хомяки обыкновенный и Эверсмана, степная пеструшка, полевки, слепушонка, заяц русак, в колках обитают красная полевка, полевка - экономка, обычны заяц беляк, косуля, лось, обыкновенный еж, лисица, барсук. Среди птиц многочисленны хищники - «мышееды»: пустельга, ушастая сова, кобчик, луговой лунь. Для открытых пространств наиболее характерны полевой жаворонок, полевой конек, перепел, луговой чекан, большой кроншнеп, чибис, в колках обычны тетерев, вяхирь, обыкновенная горлица, кукушка, козодой, грач, сорока, серая ворона, до недавнего времени была многочисленна белая куропатка. В богаторазнотравно - ковыльных степях среди грызунов преобладают лесная и полевая мыши, большой суслик, хомяк Эверсмана, обыкновенная и узкочерепная полевки. Из птиц абсолютно доминируют полевой жаворонок и полевой конек, обычны также обыкновенная каменка, перепел, серая куропатка, луговой лунь, болотная сова, на склонах речных долин обычны обыкновенный хомяк, лесная и домовая мыши, обитают красная полевка, степная пеструшка, мышь малютка. Среди птиц характерны полевой жаворонок, полевой конек и появляющийся здесь белокрылый жаворонок. На участках повышенного засоления в понижениях и приозерных котловинах в обедненных степях в комплексах с галофитными сообществами среди грызунов преобладают степная пеструшка, обыкновенная полевка, лесная мышь и появляются «южане» - малый суслик и большой тушканчик. Птицы в наибольшей степени представлены полевым и белокрылым жаворонками, полевым коньком и обыкновенной каменкой.

В засушливых разнотравно-ковыльных степях на южных черноземах на сохранившихся участках обитают степной сурок, большой суслик, хомяк Эверсмана, джунгарский хомячок, слепушонка, обыкновенная полевка, из хищников появляется корсак, обильны степная пеструшка, большой тушканчик, ушастый еж, встречающиеся севернее лишь локально. Из птиц, помимо широко распространенных полевого и белокрылого жаворонков, полевого конька, обыкновенной каменки, перепела, большого кроншнепа, встречаются луговой и степной луни, болотная сова, появляется стрепет. В галофитных вариантах разнотравно - ковыльных степей обитает также малый суслик, а среди характерных видов птиц появляются черный жаворонок, каменка плясунья и редкие кречетка и журавль красавка.

В сухих дерновиннозлаковых степях обитают степной сурок, степная пеструшка, обыкновенная полевка, слепушонка, степная мышовка, хомяк Эверсмана, большой тушканчик, ушастый еж, заяц русак, степной хорь, корсак, заходит сайга. На посевах расселяются лесная и домовая мыши. Среди птиц появляется степной орел, обычным становится стрепет, в прошлом была многочисленна дрофа.

В псаммофитных типчаково-тырсовых и разнотравно-песчаноковыльных степях доминирует большой суслик, обычны степная пищуха и тушканчик емуранчик. Среди птиц бывают многочисленны стрепет, а на закустаренных понижениях луговой лунь. В Тургайской ложбине на солонцеватых почвах и на солонцах высокая численность степной пеструшки, желтого и малого сусликов, большого тушканчика, на которых охотятся степной хорь и корсак. В фауне птиц, наряду с полевым, белокрылым и черным жаворонками, обычен малый жаворонок, степной и луговой луни, а также редкие кречетка, каспийский зуек, журавль-красавка, степной орел. В опустыненных степях еще встречается сурок, но абсолютно доминируют степная пеструшка, желтый и малый суслики, большой тушканчик, ушастый еж, а среди птиц жаворонки: малый, полевой, белокрылый и черный, каменки, журавль - красавка, степной орел, появляется канюк курганик. В степях низкого мелкосопочника среди характерных грызунов (степная пеструшка, желтый суслик) появляется тушканчик прыгун и приаральский толстохвостый тушканчик, специфичность фауны птиц характеризуют каменки и горная чечетка. На крайнем юге области для полупустыни типичны обширные поселения желтого и малого сусликов, многочисленны тушканчики: большой, емуранчик и тарбаганчик. Среди птиц основу населения составляют малый, белокрылый и полевой жаворонки, каменки, характерены саджа, кулик авдотка, журавль красавка, из хищных птиц курганник и степной орел. На песчаных массивах обитают желтый и малый суслики, емуранчик и гребенщиковая песчанка, среди птиц кое-где сохранилась дрофа. В южных сообществах с черным саксаулом из грызунов обитают гребенщиковая песчанка, степная пеструшка, обыкновенная полевка, большой тушканчик, желтый и малый суслики.

Для всей полупустынной зоны характерны стада сайгаков. Фауна птиц представлена жаворонками, каменками, авдоткой, каспийским зуйком, встречаются черная ворона, серый и туркестанский сорокопуты, славки, курганник, бродячие черные грифы, белоголовые сипы, и другие. Фаунистические комплексы изолированных лесных массивов - березово-осиновых колков и островных сосновых боров, разбросанных вплоть до южных сухих степей, обедняется с севера на юг с одновременным увеличением числа степных видов.

Богатством и разнообразием фауны выделяются долины степных рек и экосистемы пресных озер. В долинах северных рек, имеющих кустарниковые заросли, обитают красная полевка, полевка - экономка, обыкновенный хомяк, лесная мышь, мышь малютка, водяная полевка, ондатра (в Тоболе - выхухоль, местами бобр), заяц-беляк, ласка, горностай, барсук. Из птиц многочисленны полевой жаворонок, полевой конек, желтая и белая трясогузки, варакушка, перепел, серая куропатка, обыкновенная горлица, луговой лунь, славки, луговой и черноголовый чеканы, сорокопут жулан, обыкновенный соловей. В долинах южных рек последних двух заменяют туркестанский сорокопут и южный соловей.

На крупных тростниковых озерах среди млекопитающих характерны водяная полевка, ондатра и кабан. Из птиц в большом числе гнездятся лысуха, серый гусь, утки (серая, кряква, шилохвость, чирки, красноголовый нырок и др.), поганки, чайки (серебристая, сизая, озерная, малая), крачки, кулики, большая выпь, серая цапля, на юге-большая белая цапля, колпица, на некоторых водоемах - розовый и кудрявый пеликаны, большой баклан, лебеди (шипун и кликун), серые журавли, многочисленны мелкие певчие птицы (камышевки, овсянки, сверчки, трясогузки и др.).

На соленых озерах обитают пеганка, огарь, шилоклювка, сизая чайка. Своеобразные комплексы характерны для береговых и техногенных обрывов и старых построек (зимовок, мазаров). Это летучие мыши и птицы, гнездящиеся в норах, нишах и других укрытиях (удод, каменка плешанка, береговая ласточка, галка, степная пустельга, золотистая щурка, сизоворонка).

Огромные массивы пахотных земель в настоящее время представляют собой местообитания мелких мышевидных грызунов, грачей, жаворонков, коньков и каменок. В городах и крупных поселках сформировалась специфичная урбанофауна.

Несмотря на значительные трансформации ландшафтов для фауны птиц области характерна высокая насыщенность редкими видами, включенными в Красную книгу. Их встречается 34 вида, в том числе 19 гнездится: розовый и кудрявый пеликаны, лебедь кликун, савка, колпица, серый журавль, журавль красавка, орлан белохвост, беркут, могильник, степной орел, балобан, дрофа, стрепет, джек, саджа, кречетка, филин, черноголовый хохотун. Из редких видов млекопитающих отмечены выхухоль, бобр, каменная куница.

Исследования проводились на территории загрязнения железнодорожной станции Тогузак в первую очередь был проведён анализ техногенной ситуации на поверхности, для выявления фактических и потенциально возможных источников загрязнения. Такими источниками могли являться промышленные предприятия, крупные приёмники отходов и другие.

После проведённого анализа техногенной ситуации, было выявлено два возможных источника загрязнения на данном участке: нефтепродуктопровод Синеглазово-Костанай-Аманкарагай и АО «Тогузакский элеватор». После ревизионных работ (проведённых АО «Гидрогеология») выяснилось, что нефтепродуктопровод негативного влияния на подземные воды не оказывает. Поэтому источником загрязнения мог явиться только АО «Тогузакский элеватор». Потенциальными очагами загрязнения на территории последнего могут являться склады ГСМ (новый, действующий с 1975 года, и старый, захороненный в 1975 году), а также подземный топливопровод, проходящий на глубине 0,5 метра, проведённый в 1975 году к зерносушилкам вдоль зерноскладов, и ликвидированный в 1993-94 годах.

Знание геологических и гидрогеологических условий участка позволяют определить направление движения потока грунтовых вод, его глубину и место разгрузки, а кроме того позволяют выявить водоупорные породы, препятствующие распространению загрязнения.

4.7 Геологическое строение участка

Участок «Тогузакский элеватор» расположен на правом склоне долины реки Тогузак. В пределах участка исследований форма долины реки ассиметричная, как правило, с пологими левобережными и крутыми правобережными склонами. Ширина долины реки 2,5-6,0 километров. Пойменная и надпойменная террасы хорошо выражены в рельефе. Ширина аллювиальных террас от 500 до 1000-1200 метров. Русло реки слабоизвилистое, состоит из чередования плёсов и перекатов. Водный режим реки Тогузак весьма непостоянен и зависит от времени года и сезонов водности. Воды реки используются для поливного земледелия.

В геологическом строении участка принимают участие породы от палеозойского до четвертичного возраста [28]. В основании разреза залегают осадочные породы силура-карбона. Они залегают на глубине 50-60 метров и представляют собой складчатый и дислоцированный разломами фундамент. На этой поверхности образовалась маломощная 3-10 метров древняя кора выветривания, представленная каолиновыми глинами и щебнисто-дресвяными глинистыми породами.

На палеозойском фундаменте почти горизонтально залегают морские осадочные отложения верхнего мела, палеогена и образования четвертичного возраста. Верхнемеловые отложения распространены повсеместно и представлены глинами с прослоями песчаников и песков. Мощность отложений 3-12 метров. Кровля отложений располагается в интервале высот от +115 до +135 метров.

Выше по разрезу залегают среднеэоценовые отложения тасаранской свиты. Литологически свита представлена переслаивающимися пачками опоковидных глин, опок, песков, песчаников. В пределах долины в типовом разрезе отсутствует верхняя пачка песков и песчаников, размытых при формировании долины и здесь представлена глинистыми опоками и песчаниками. Суммарная мощность отложений достигает 35-40 метров.

Четвертичные аллювиальные отложения представлены песками с прослоями глин, суглинков и гравийно-галечниковых пород. Пески разнозернистые (от мелкозернистых до крупнозернистых), в различной степени глинистые, кварцевые. Залегают аллювиальные отложения с размывом на глинистых опоках и песчаниках среднего эоцена. Мощность отложений достигает 15-20 метров.

4.8 Гидрогеологические условия участка

В пределах участка и на прилегающей территории распространены подземные воды, которые приурочены к четвертичным аллювиальным, среднеэоценовым и палеозойским отложениям.

Гидрогеологические условия были детально изучены в процессе проведения съёмочных и поисково-разведочных работ на Веринском месторождении подземных вод, расположенном в 2 километрах юго-западнее станции Тогузак, а также при изыскании источников водоснабжения для станции Тогузак.

Первым от поверхности является водоносный горизонт четвертичных аллювиальных отложений, распространённый в пределах в пределах поймы и надпойменной террасы реки Тогузак и прослеживающейся полосой шириной от 500 до 1200 метров. Водоносный горизонт перекрыт проницаемыми, но практически безводными покровными четвертичными суглинками и супесями. Мощность покровных отложений составляет 1-13 метров, коэффициент фильтрации по данным опытных наливов в среднем равен 0,13-0,35 м/сутки. Водовмещающими породами аллювиального горизонта являются разнозернистые пески в различной степени глинистые с включением гравийно-галечниковых отложений. Содержание части гравия до 66,8%, песчаных до 68%, пылеватых до 3,4%, глинистых до 9,5%. Для аллювиальных отложений характерна изменчивость гранулометрического состава пород в плане и разрезе. По направлению от русла реки и бортам долины в составе песчаных фракций начинают преобладать мелкие частицы, и несколько повышается содержание глинистых частиц с одновременным снижением, содержанием гравия. В вертикальном разрезе отмечается увеличение содержания крупных фракций песка и гравия по направлению от кровли к подошве горизонта с одновременным уменьшением пылеватых и глинистых частиц. Коэффициент фильтрации по данным лабораторных исследований изменяется от 0,46 до 36,28 м/сутки. По данным кустовых откачек, проведённых на участках разведочных работ, коэффициент фильтрации составляет 30-40 м/сутки. Коэффициент водоотдачи равен 0,17. Мощность водовмещающих пород изменяется от 0,1,5 метров в краевых частях долины до 9-13 метров на переуглубленных участках. Горизонт содержит грунтовые воды. Глубина залегания уровня изменяется от 2-4,5 метров в пойме до 12-13 метров в бортах долины. Вдоль русла наблюдается много родников, мочажин и участков высачивания. Удельные дебиты скважин, каптирующих горизонт, составляют 0,1-3,0 л/с.

Минерализация вод аллювиальных отложений изменяется от 0,2 до 1,2 г/л. Пресные воды в основном гидрокарбонатные. Солоноватые воды сульфатно-хлоридные. Площадь питания аллювиального водоносного горизонта совпадает с площадью распространения. Питание горизонт получает за счёт инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации паводковых вод, а также путём подпитыванием нижезалегающим водоносным горизонтом среднеэоценовых отложений. Разгрузка водоносного горизонта происходит в русло реки Тогузак.

Режим подземных вод аллювиального водоносного горизонта характеризуется приречным видом, то есть синхронное изменение уровня подземных вод с величиной инфильтрации снеготалых вод и изменением уровня воды в реке в тёплое время года. Амплитуда колебания уровня подземных вод в пойме составляет 0,75 метра, в пределах надпойменной террасы - 0,66 метра.

Вторым от поверхности является водоносный горизонт среднеэоценовых отложений. Распространён горизонт повсеместно. Подошвой водоносному горизонту служат водоупорные глины верхнемелового возраста, кровлей (в долине реки Тогузак) - четвертичные аллювиальные отложения.

Среднеэоценовый водоносный горизонт имеет ярусное строение. В нём два водоносных интервала, разделённых слабопроницаемыми опоковидными глинами мощностью 15-20 метров.

Верхний водоносный интервал содержит безнапорные воды, приуроченные к трещиноватым опокам с прослоями песка и песчаника. Глубина залегания уровня подземных вод составляет 3-11 метров. Мощность водоносного интервала изменяется от 18-25 метров на водоразделе до 0-1 метра в долине реки, где подземные воды разгружаются.

Нижний водоносный интервал приурочен к трещиноватым песчаникам и содержит напорные и слабонапорные воды. Глубина залегания кровли водовмещающих песчаников изменяется от 10-20 метров в долине реки до 50 метров на водоразделе. Мощность водоносных песчаников составляет 7,5-12,0 метров. Величина напора достигает 18,6 метров. Следует отметить, что в долине реки Тогузак статический уровень воды верхнего опокового горизонта находится на 2,9 метра выше, чем нижнего яруса. Абсолютные отметки статических уровней равны соответственно 149,5 и 146,6 метров.

Питание водоносного горизонта происходит за счёт атмосферных осадков на участках выхода среднеэоценовых отложений на дневную поверхность. Областью разгрузки являются река Тогузак и глубоко врезанные овраги. Здесь имеются многочисленные мочажины и родники. Выход родников наблюдается на контакте опок и подстилающих глин на 2-3 метра выше уровня реки Тогузак.

Водообильность пород верхнего и нижнего интервалов среднеэоценового водоносного горизонта резко отличается. Пески и опоки верхнего и нижнего интервалов по всей площади своего распространения обладают невысокой водообильностью, для них характерными являются дебиты скважин 0,3-1,4 л/с при понижении уровня на 13,0-17,9 метров. Водообидьность песчаников нижнего интервала резко изменяется. Наибольшей водообильностью песчаники обладают в долине реки Тогузак, по мере удаления от долины водообильность их уменьшается. Дебиты скважин в долине реки изменяются в пределах 2,0-9,1 л/с при понижении уровня на 2,7-1,0 метр.

Подземные воды нижней части среднеэоценовых отложений имеют более высокую минерализацию (0,8-1,1 г/л) по сравнению с подземными водами верхней части (0,2 г/л). По химическому составу подземные воды преимущественно сульфатно-гидрокарбонатные натриевые. По данным режимных наблюдений на Веринском месторождении подземных вод амплитуда колебания уровня подземных вод в среднем составляет 0,67 метра.

Подземные воды нижнего интервала среднеэоценового водоносного горизонта, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения станции Тогузак, каптируются двумя эксплуатационными скважинами на водозаборе, расположенном на юго-западной окраине посёлка, а также одиночной скважиной на территории Тогузакского элеватора.

Третий от поверхности водоносный горизонт приурочен к верхней трещиноватой части, палеозойского фундамента. Мощность трещиноватой зоны изменяется в широких пределах от 5-10 до 50 метров и более. Формируются воды в породах различного возраста от силура до карбона, тем не менее, они гидравлически связаны, имеют общую пьезометрическую поверхность и образуют единый водоносный комплекс. Водовмещающими породами в пределах станции Тогузак являются порфириты. Распространены подземные воды повсеместно. Они отделены от вышележащего водоносного горизонта слоем водоупорных глин верхнемелового возраста мощностью 5-10 метров. Коэффициент фильтрации верхнемеловых глин по лабораторным данным изменяется от 0 до 0,166 м/сутки. Глубина залегания подземных вод 30 метров и более. Воды напорные. Пьезометрические уровни устанавливаются на глубинах от 5-6 метров в долине реки Тогузак до 20-40 метров на водоразделе. Водообильность палеозойских отложений, в основном, низкая, лишь в долине реки Тогузак дебит скважины составил

4,3 л/с при понижении уровня на 6,9 метров. Воды комплекса преимущественно слабосолоноватые с минерализацией 1-3 г./л; тип воды хлоридно-сульфатный. Питание комплекса происходит за счёт инфильтрации атмосферных осадков на участках западнее рассматриваемой территории, где палеозойские отложения выходят на дневную поверхность, а также за счёт перетекания вод из среднеэоценового водоносного горизонта. Воды комплекса движутся на восток и частично разгружаются в долину реки Тогузак за пределами участка [29].

5. Методика и объёмы работ

Программа работ состояла из нескольких этапов:

1. Исследование геологических и гидрогеологических условий участка.

2. Определение ширины загрязнённого нефтепродуктами потока в колодцах по улице Железнодорожной. Определение ширины и мощности слоя нефтяных веществ на поверхности грунтовых вод.

3. Проведение буровых работ, для получения более полной картины загрязнения и его ликвидации путём откачки.

4. Организация режимных наблюдений по пяти скважинам для определения площади и глубины растекания нефтепродуктов. Прокачка скважин и колодцев.

5. Организация наблюдения за загрязнением подземных вод нефтепродуктами в течение 2006-2009 гг.)

Произведено обследование территории загрязнения подземных вод. Область загрязнения развивается вниз по потоку и ограничена вверх по потоку, следовательно, движение грунтовых вод к месту разгрузки (в данном случае к реке Тогузак) определяет направление загрязнения. Для определения ширины загрязнённого потока в колодцах по улице Железнодорожной (расположенных в 100-150 метрах от источника загрязнения) были взяты пробы воды. Наиболее интенсивное загрязнение отмечено в колодцах от дома №115 до дома №121, где на поверхности грунтовых вод (в колодцах) образовался слой дизельного топлива мощностью до 0,6 метров с концентрацией 740-810 г./дм³. Ширина потока грунтовых вод, загрязнённого нефтепродуктами, в пределах улицы Железнодорожная составляет 400 метров.

Для получения более полной информации о загрязнении был пробурен профиль из трёх наблюдательных скважин.

Скважины расположены ниже по потоку грунтовых вод от источника загрязнения: скважина №96011 - в 15 метрах от действующего склада ГСМ, скважина №96022 - в 10 метрах от старого склада ГСМ, скважина №96033 - в 100 метрах от зерносушилки.

Скважины бурились колонковым способом всухую глубиной 20 метров каждая. Их размещение, конструкция и опробование соответствовало гидрогеологическим условиям участка. В процессе бурения отбирались пробы грунта (из подошвы зоны аэрации) на определение нефтепродуктов от поверхности земли до забоя с постепенно возрастающим интервалом 1-3 метра. После бурения скважины обсаживались фильтровой колонной труб, и производилась прокачка скважин. Пробы воды для определения растворённого и взвешенного дизельного топлива при прокачке скважин и после восстановления уровня грунтовых вод набирались пробоотборником из интервала уровня. Кроме того, в пределах территории АО «Тогузакский элеватор» естественный режим грунтовых вод нарушен, вследствие периодической эксплуатации водозаборной скважины №128, расположенной в створе между скважинами №9601 и №9602. Скважина пробурена в 2000 году и предназначена для хозяйственно-питьевого водоснабжения элеватора.

Пробы воды и грунта на содержание нефтепродуктов проанализированы в аттестованной лаборатории АО «Анализ» методом капиллярной газовой хроматографии (таблицы 7, 8).

Позже был разбурен поперечный профиль из двух скважин №9804 и

№9805 для разгрузки скважины №9601 и откачки загрязнённых грунтовых вод. Расстояние скважин от оси грунтового потока 150 метров. В результате была охвачена вся область загрязнения, что позволило увеличить объём откачиваемой воды и соответственно растворённых нефтепродуктов (таблицы 9 и 10).

Методика исследований загрязнённости подземных вод нефтепродуктами заключалась в двукратном отборе проб воды: первый - в естественном состоянии из скопления нефтепродуктов на уровне подземных вод, второй - в конце прокачки для определения содержания растворённых и взвешенных продуктов. Отбор проб в естественном режиме производился пробоотборником [29, 30]. Продолжительность прокачки составила одни сутки на объект (скважина, колодец).

В период с 2008 по 2009 года проводился отбор проб воды из пяти наблюдательных скважин данного участка. Результаты проб в таблице 11. Вместе с тем проводилась регулярная откачка скважин для ликвидации линзы нефтепродуктов.

5.1 Результаты эколого-геологического исследования

В результате геолого-экологических исследований установлено, что поток грунтовых вод сформирован гидравлически взаимосвязанным водоносным горизонтом четвертичных аллювиальных отложений и верхним интервалом среднеэоценового водоносного горизонта и направлен на северо-запад к реке Тогузак. Уклон потока составляет 0,012-0,015. Уровень грунтовых вод залегает на глубине 11,0-11,5 метров. Грунтовые воды пресные (с минерализацией 0,2-0,4 г/л), гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-сульфатные. Зона аэрации в верхней части представлена аллювиальными мелкозернистыми песками мощностью 2,8-4,5 метра. В нижней части аллювиальными крупнозернистыми песками с включениями гравия и трещиноватыми среднеэоценовыми опоками. Разделяет пески слой проницаемых суглинков мощностью 3,5-6,2 метра. Водовмещающие отложения представлены крупнозернистыми песками и трещиноватыми опоками.

Лабораторные исследования показали, что грунты зоны аэрации и верхней части водоносного горизонта загрязнены нефтепродуктами, содержание их изменяется в пределах 93-180 мг/кг грунта. На фоне повсеместного загрязнения исследуемой толщи, в скважинах №9602 и №9603 отмечено увеличение концентрации нефтепродуктов в подошве зоны аэрации и верхней части водоносного горизонта.

Сезонные колебания поверхности грунтовых вод составляют 0,66-0,67 метра. Кроме того, в пределах территории АО «Тогузакский элеватор» естественный режим грунтовых вод нарушен, вследствие периодической эксплуатации водозаборной скважины №128, расположенной в створе между скважинами №9601 и №9602. Скважина пробурена в 1989 году и предназначена для хозяйственно-питьевого водоснабжения элеватора. В связи с этим можно предположить, что колебания уровня грунтовых вод и, следовательно, мощность загрязнённых нефтепродуктами пород в водоносном горизонте увеличиваются ещё на несколько метров.

Из результатов исследовательских работ следует вывод, что отношение площади загрязнения линзы нефтепродуктов к площади загрязнения растворённых нефтяных веществ колеблется в пределах от 1/5 до 1/81. На распространение нефтепродуктов в воде оказывает влияние, прежде всего, движение подземных вод, которые уносят растворённые и взвешенные нефтепродукты [31]. Наибольшее распространение загрязнения от места его возникновения происходит в направлении движения потока грунтовых вод. Установленная площадь слоя дизельного топлива составляет 0,013 км², площадь загрязнения подземных вод свыше 0,05-0,4км².

Линза нефтепродуктов распространилась вниз по потоку грунтовых вод от ул. Железнодорожной до скважины №9601 на расстояние 300 метров, при ширине 100-120 метров. Мощность слоя нефтепродуктов на поверхности подземных вод уменьшается вниз по потоку от 0,5 метра (в колодцах) до 0,05 метра (в скважине №9601). Продвижению линзы препятствует слой суглинков мощностью 2-4 метра, выклинивающийся в районе скважины №9602.

Поток загрязнённых подземных вод достиг поймы реки Тогузак, граница которой контролируется руслом старицы с цепочкой разобщённых плёсов. Видимых проявлений нефтепродуктов на поверхности плёсов не обнаружено. Длина зоны эмульгированных и растворённых продуктов составляет 750-800 метров, ширина 400-500 метров.

Содержание нефтепродуктов в воде от очага загрязнения к пойме реки Тогузак постепенно уменьшается от 4,28-11,6 мг/дм³ (колодцы №125 и №99) до 0,57 мг/дм³ (скважина №9603). В районе скважин также отмечено уменьшение содержания нефтепродуктов от центра к периферии от2,03 мг/дм³ до 0,20 - 0,34 мг/дм³ (скважины №9804 - 9805).

Площадь линзы нефтепродуктов составила 0,03 км². Площадь зоны эмульгированных и растворённых нефтепродуктов достигает 0,3 км².

Количество жидких нефтепродуктов в зоне углеводородного насыщения при минимальной мощности линзы 0,05 метра составляет:

Q_H = F*h*n

Где F - площадь линзы чистых нефтепродуктов, м²;

h - мощность линзы нефтепродуктов;

n-активная пористость, 0,1.

Q_H = 30 000*0,05*0,1= 150 м²

Грунты в подошве зон аэрации в интервале ежегодного колебания уровня подземных вод повсеместно загрязнены нефтепродуктами. Содержание нефтепродуктов изменяется от 119,0 до 190,66 мг/кг грунта.

Таблица 7. Результаты анализов проб грунта на содержание нефтепродуктов.

№№	Номер скважины	Номер пробы	Дата отбора	Глубина отбора, м	Содержание нефтепродуктов мг/кг грунта
1	9601	1	3.05.2006	1,0	95 (90,5)
2	-	2		3,0	109
3	-	3		6,0	116
4	-	4		9,0	105
5	-	5		12,0	110
6	-	6		15,0	102
7	9602	7	4.05.2006	1,0	117
8	-	8		3,0	128,6
9	-	9		6,0	101,7
10	-	10		9,0	134,5
11	-	11		12,0	123,6
12	-	12		15,0	152
13	9603	13	5.05.2006	1,0	113
14	-	14		3,0	93 (95,4)
15	-	15		6,0	122
16	-	16		9,0	156 (157,8)
17	-	17		12,0	171 (180)

Примечание: в скобках контрольные анализы.

Таблица 8. Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов

№№	Номер скважин колодцев	Номер пробы	Интервал отбора, м.	Содержание нефтепродуктов мг/дм3
1	скважина №9601	1	12,0-20,0	0,31
2	-	2	11,5-12,0	0,18
3	скважина №9602	3	12,0-20,0	0,10
4	-	4	11,0-12,0	0,19
5	скважина №9603	5	11,5-20,0	0,17
6	-	6	11,5-12,0	0,22
7	скважина №128	7	34,0-48,0	0,18
8	колодец дома №99	8	-	11,6
9	колодец дома №115	9	-	740 г./дм3
10	колодец дома №121	10	-	810 г./дм3
11	колодец дома №125	11	-	4,28

Таблица 9. Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов.

№№	Номер Скважин	Номер пробы	Интервал отбора, м	Содержание нефтепродуктов мг/дм3
1	9601	1	7,0	231 г./дм3
2	9601	2	7,0-10,0	1,61
3	9602	1	4,0	2,03
4	9602	2	4,0-7,0	0,12
5	9603	1	4,5	0,57
6	9603	2	4,5-7,5	0,16
7	9804	1	4,0	0,34
8	9804	2	4,0-7,0	0,27
9	9805	1	4,0	0,20
10	9805	2	4,0-7,0	0,15

Данные за май 2007 года.

Таблица 10. Результаты анализов проб грунта на содержание нефтепродуктов

№№	Номер скважины	Номер пробы	Глубина Отбора	Содержание нефтепродуктов мг/кг грунта
1	9601	1	6,5-7,0	119,06
2	9602	2	3,5-4,0	187,40
3	9603	3	4,0-4,5	162,61
4	9804	4	3,5-4,0	190,66
5	9805	5	3,5-4,0	175,08

Дата проведения анализов май 2007 год.

Таблица 11. Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов

№/№	Номер скважины колодца	Номер Проб	Интервал отбора, м	Содержание нефтепродуктов, мг/дм3
				Май 2008 г	Июнь 2008 г	Ноябрь 2008 г	Июнь 2009 г.	Сентябрь 2009 г.
				АО Анализ	Упр. Эколог	ТОО Севказ ГРА	ТОО Севказ ГРА	Упр. Эколог
1	9601	1 до прокачки	7,0	(106 г./дм3) 1,46		9,25	1,98
2	-	2 после прокачки	7,0-10,0	1,51		6,94	1,59
3	9602	1	4,0	0,15		0,83	н/обн
4	9602	2	4,0-7,0	0,12		0,10	н/обн
5	9603	1	4,5	0,14		0,04	н/обн
6	9603	2	4,5-7,5	0,24		н/обн	н/обн
7	9804	1	4,0	0,09		0,02	н/обн
8	9804	2	4,0-7,0	0,04		н/обн	н/обн
9	9805	1	4,0	0,24		н/обн	0,074
10	9805	2	4,0-7,0	0,09		н/обн	н/обн
11	колодец №81	1			(78,34 г./дм3)
12	колодец №99	1
13	колодец №111	1			(246 г./дм3)			(174 г./дм3)
14	колодец №115	1		(569 г./дм3)		27,04

В скобках - содержание нефтепродуктов в зоне углеводородного насыщения в г/дм³.

В таблицах содержатся результаты анализов проб в период с 2006 года по 2009 год включительно. Содержание нефтепродуктов в грунте в 2006 году колебалось от 95 до 180 мг/кг, с учётом того, что отбор проб происходил на разной глубине. К 2008 году произошло увеличение показателя на 10 единиц, содержание нефтепродуктов в грунте составило 119,06-190,66 мг/кг (скважина №1 и №4). В 2009 году анализы проб грунта не проводились, так как основное внимание уделялось воде и источник загрязнения был уже частично локализован. В данном случае нельзя определить положительную или отрицательную тенденции.

Содержание нефтепродуктов в воде начиная с 2006 по 2009 года заметно уменьшилось (таблица 12).

Таблица 12. Содержание нефтепродуктов в воде

№№	Номер скважины колодца	Содержание нефтепродуктов в пробах воды, мг/дм3
		2006 г.	2007 г.	2008 г.	2009 г.
1	9601	0,18-0,31	231-46 г./дм3	1,46-1,51	1,98-1,59
2	9602	0,10-0,19	0,12-2,03	0,15-0,12	н/обн
3	9603	0,17-0,22	0,57-0,16	0,14-0,24	н/обн
4	128	0,18
5	9804	-	0,34-0,27	0,09-0,04	н/обн
6	9805	-	0,20-0,15	0,24-0,09	0,074-н/обн
7	99	11,6 г/дм3	11,6 г/дм3
8	115	740 г./дм3	740 г./дм3	27,04	174

Увеличение содержания нефтепродуктов заметно на скважине №9601, так как она ближе остальных расположена к очагу загрязнения, поэтому скважина несла основную нагрузку в процессе откачки подземных вод, загрязнённых нефтепродуктами.

В колодцах содержание нефтепродуктов превышает допустимые нормы ПДК, поэтому данная вода не пригодна для применения. Так как в колодцы вода просачивается через грунт (загрязнение которого превышает ПДК в 500-1500 раз), это усложняет процесс откачки воды. Для полного очищения колодцев необходимо проведение длительных откачек воды с одновременными наливами в колодцы чистой воды. В скважинах расположенных ближе к реке нефтепродуктов не обнаружено, что подтверждает уменьшение области загрязнения [32, 33, 34].

Заключение

В процессе проведённых работ установлен источник загрязнения, определены масштабы и степень загрязнения подземных вод, произведена ликвидация линзы нефтепродуктов не поверхности грунтовых вод, проведён цикл наблюдений за состоянием подземных вод. На основании результатов анализа проб воды на содержание нефтепродуктов по состоянию на сентябрь 2009 года установлено, что плавающая линза нефтепродуктов ликвидирована, площадь эмульгированных и растворённых нефтепродуктов уменьшилась в два раза и угроза загрязнения поверхностных вод реки Тогузак снята. Остаточное загрязнение подземных вод в колодцах составляет 27,04-68,3 мг/дм³, в наблюдательных скважинах: №9601 - 1,98 мг/дм³, №9602-9805 нефтепродукты не обнаружены. Площадь зоны эмульгированных и растворённых нефтепродуктов не превышает 0,15 км².

Так как вода в колодцах очень загрязнена (превышение ПДК в 473-1740 раз); ориентировочное время естественного самоочищения, с учётом темпа снижения нефтепродуктов 23 мг/дм в год, составит примерно 1,5-7,5 лет для всех колодцев.

Резкое уменьшение площади загрязнения и снижение концентраций нефтепродуктов в воде свидетельствуют о локализации и деградации очага загрязнения. Подземные воды зоны активного водообмена интенсивно разбавляются за счёт их питания атмосферными осадками и вытеснения движущимся потоком [34, 35]. Рассеивание нефтепродуктов, их сорбция и окисление неизбежны, так как подземные воды имеют тенденцию к самоочищению.

Выводы:

1. На основании имеющейся информации загрязнение подземных вод происходило, начиная с 1993 года.

2. Источниками загрязнения являлись старый склад ГСМ, где в подземной галерее на стенах остались следы разлива нефтепродуктов, а также подземный топливопровод.

3. Вследствие небрежности при обслуживании и недостаточной антикоррозийной защиты утечки нефтепродуктов происходили видимо неоднократно. Хронологически количество утечек, т.е. объём проникших в недра нефтепродуктов, нигде не зафиксирован. Но это подтверждается загрязнением нефтепродуктами грунтов зоны аэрации и водоносного горизонта в непосредственной близости от источников загрязнения, а также образования слоя нефтепродуктов на поверхности водоносного горизонта ниже по потоку грунтовых вод в колодцах по улице Железнодорожной, расположенных в 100-150 метрах от источника загрязнения.

4. Выше по потоку на улице Элеваторная, в колодцах, расположенных на расстоянии 200-300 метров от источников загрязнения, нефтепродуктов не обнаружено.

5. Объём сорбированных нефтепродуктов может составлять не менее 1 тонны.

Список использованных источников

1. Кипшакбаев Н.К., Соколов В.И., Рахимов Ш.Х. Журнал «Экология устойчивое развитие», №4.02.2004 г., стр. 22

2. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды, М.:Недра, 1976. 248 с.

3. Веселов В.В., Махмутов Т.Т., Едигенов М.Б., Мирлас В.М., Дейнека В.К. Гидрогеология и охрана окружающей среды горнорудных районов Северного Казахстана. М.: Недра, 1992. 270 с.

4. Воронов А.Н. и др. Новые экологические аспекты оценки качества пресных вод. Геоэкология №2, РАН М.:Наука, 1995. С. 47-55.

5. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль. 1983. 370 с.

6. Дейнека В.К. Технический отчет о результатах исследований химического и микрокомпонентного состава поверхностных речных вод и донных осадков водотоков и водохранилищ Кус-танайской области за 1995 г. Министерство геологии и охраны недр Республики Казахстан, 1996. 234 с.

7. Гигиена сельского водоснабжения. Справочное пособие. А-Ата: Кайнар. 1989.

8. Основы экологии: Курс лекций/ О.А. Жигальский, О.Р. Белан. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. Ч. 2. 151 с.

9. Нежиховский Р.А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства. Л.: Гидрометиздат. 1990.

10. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. М.: Высшая школа. 1986. С. 157-164.

11. Мазур И.И., Модаванов О.И. Курс инженерной экологии. ГУП. Высшая школа. 2001. 510 с.

12. Коваленко М.С. и др. Оценка влияния агротехнических и агрохимических мероприятий на качество речной воды. Водные ресурсы №2. АН СССР. 1991. С. 65-75.

13. Мазур И.И., Модаванов О.И. Курс инженерной экологии. ГУП. Высшая школа. 2001. 510 с.

14. Ю.В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек», М.: «Гранд»: 2000.

15. Кулматов Р.А. Химический состав атмосферных осадков Узбекистана. Водные ресурсы №5. АН СССР. 1992.

16. Кораблева А.И. Оценка загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами. Водные ресурсы №2. АН СССР. 1991.

17. Крайнов СР. и др. Загрязнение подземных вод в сельскохозяйственных регионах. 2 вып. М.: Геоинформ. 1993.

18. Крайнов СР. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. М.: Недра. 1987.

19. Маланьин А.Н., Каримов А.Д., Дейнека В.К. Источники за

грязнения и качество поверхностных вод бассейна р. Тобол //

Мат-лы Республик, науч. конф. «Устойчивость, антропогенная

трансформация и оптимизация природной среды Казахстана».

Алматы: КазГНУ, 1998. С. 50-54.

20. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия СО АН СССР. Новосибирск. 1982.

21. Петров К.М. Геоэкология. Основы природопользования. Санкт-Петербург. 1994.214 с.

22. Тютюнова Ф.И. Гидрогеохимия техногенеза. М.: Наука. 1987.

23. Уилберг Г.Г., Смит Л., ДЖ.Л. Маланчук. Опись эмиссий тяжелых металлов и гидрофобных органических веществ в бассейне Великих озер. Сб. Труды Советско-американского симпозиума. Гидрометиздат. 1991. 72-98 С.

24. Очерки по физической географии Казахстана / Под ред. чл.-корр АН СССР И.П. Герасимова. Алма-Ата. 1952. С. 50-73.

25. Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. т.П, Кустанайская область. Л.:Гидрометиздат. 1959.

26. Каримов А.Д., Маланьин А.Н., Дейнека В.К. Состояние и перспективы использования вод бассейна р. Тобол // Мат-лы Республик, научн. конф. «Устойчивость, антропогенная трансформация и оптимизация природной среды Казахстана.» Ал-маты: КазГНУ, 1998. С 96-102.

27. Воин М.И. Геоэкологическая составляющая экологи горнорудных районов. М.: Недра, 1992. 220 с.

28. Геологический словарь том 1, издательство «Недра» Москва 1978 г.

29. Методические рекомендации по выявлению и оценке загрязнения подземных вод. Министерство геологии СССР. Москва - 1990 г.

30. Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. «Санитарная охрана водозаборов подземных вод», Москва, Недра 1987 г.

31. Гольдберг В.М. «Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды», Гидрометеоиздат 1987 г.

32. Геологический словарь том 2, издательство «Недра» Москва 1978 г.

33. Овчинников В.П. «Веринское месторождение подземных вод» (Отчёт о результатах поисков и разведки подземных вод).

34. Гольдберг В.М., Газда С.Е. «Основы охраны подземных вод от загрязнения», Москва, Недра 1984 г.

35. Константинов В.М., Челидж Ю.Б. Экологические основы природопользования. Ростов-на-Дону., 2002

Размещено на Allbest.ru