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 водовмещяющих 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.