30 Янв

РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕНДСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПРЕДЕЛАХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

В пределах Санкт-Петербурга достаточно широкое распространение имеет горизонт вендских водоносных песчаников, получивший название – «Гдовский». Речь идет о самом нижнем водоносном комплексе, залегающем непосредственно на кристаллическом фундаменте. Водоносные песчаники перекрыты толщей вендских глин мощностью 50-130 метров,  благодаря чему  в большей части он содержит напорные воды, и хорошо защищен от поверхностного загрязнения. А в основании водоносной толщи — встречаются прослои мелкогалечниковых конгломератов и грубые несортированные пески. Водопроводимость  водонасыщенных пород варьирует от 50 до 500 м2/сут. Существует уклон в залегании кристаллического фундамента и осадочного чехла данной территории. Чем и объясняется увеличение глубины залегания вендских отложений с севера на юг, от 60 м на севере Курортного района до 190 м на юге Красносельского района Санкт-Петербурга. Вместе с погружением водоносного горизонта растет и его минерализация — от ультрапресной/пресной  до минерализованной. На территории Санкт-Петербурга можно выделить  три зоны с разными гидрохимическими условиями распространения Гдовского водоносного горизонта:

-территория Карельского перешейка, где распространены пресные воды с минерализацией менее 1 г/л,

-территория собственно Санкт-Петербурга, где минерализация  от 1до 5 г/л,

-южные районы  Санкт-Петербурга, где минерализация более 4 г/л.

Пьезометрическая поверхность Гдовского водоносного горизонта снижается с юга на север и северо-восток. В середине 20 века (70-е гг.) длительный интенсивный водоотбор в Санкт-Петербурге, привел к формированию обширной пьезометрической депрессии с понижением уровня от первоначального (70-120 м) на 40 — 45 м.

В пределах Санкт-Петербурга, по сей день Гдовский водоносный горизонт используют для  технических нужд промышленных предприятий. На базе минерализованных вод вблизи Санкт-Петербурга работают несколько курортов — Сестрорецкий, Петродворцовый, Лужский. Ряд предприятий выпускает минерализованную бутылированную воду. Однако, в последние годы снижение темпов водопотребления, привело к восстановлению пьезометрического уровня близкого к первоначальному (0.5-1.5 м в год).

Благодаря режимным наблюдениям, выявлена годовая амплитуда колебаний уровня воды в Гдовском водоносном горизонте, составляющая 2-6 м. При этом, для естественного режима — характерна незначительная годовая амплитуда колебаний уровня (0.2-0.5 м). Приливы-отливы в Финском заливе также изменяют нагрузку на подземные воды (повышение уровня в Финском заливе сказывается на росте уровня подземных вод). Так, в период нагонных наводнений в Санкт-Петербурге и Сестрорецком районе самописцами зарегистрированы повышения уровня напорных вод Гдовского и Межморенных горизонтов на 0.7-0.8 метров.  Под влиянием эксплуатации  формируется нарушенный режим подземных вод Гдовского водоносного горизонта. Таким образом, установлена связь колебаний уровня от условий и объемов водоотбора, при относительной стабильности химического состава и температуры. В ряде случаев, можно предположить о влиянии на уровенный режим смежных водоносных горизонтов. Несмотря на то, что прямых свидетельств гидравлической связи Гдовского водоносного горизонта с вышележащими  водоносными горизонтами не выявлено, можно предположить о наличии таковой с межморенным водоносным комплексом (четвертичных отложений) на севере Санкт-Петербурга. Предположения основаны на результатах исследований  погребенных долин,  пронизывающих толщу вендских отложений.

Соседствуя с кристаллическими породами фундамента, которые характеризуются повышенным содержанием материнских элементов для генерации радионуклидов, зачастую, отложения венда обладают высокими  показателями альфа и бета- активности и повышенными концентрациями  радона, радия и некоторых других  радионуклидов.  Учитывая, что подземные воды вендских отложений используются и для хозяйственно-питьевого водоснабжения, и для технического, и для резервного водоснабжения, а также  в лечебных целях санаториями Санкт-Петербурга, изучение гидрохимического и радиологического состава — весьма актуально.

Одними из первых о радиоактивности вод вендских отложений заговорили Е.Л. Грейсер и А.Н Павлов в 1969г., которые увязывают формирование радоновых вод с гранитами рапакиви и отмечают, что высокие концентрации радона приурочены к участкам низкой проводимости. Позже изучение  радиологических особенностей территории  Санкт-Петербурга продолжил Б.Г. Дверницкий в 1999г., утверждая, что в юго-западных районах выявлен аномальный уровень  радоноопасности (содержание радона в подпочвенном воздухе 68-135 Бк/л). К сожалению, анализу подвергались лишь пробы почвенного воздуха, что не всегда коррелируется с содержанием радона в водоносных горизонтах.

Оценка радиоактивности подземных вод вендских отложений Курортного района Санкт-Петербурга проведена И.В.Токаревым и В.К.Учаевым в  2003-2005 годах. Определены суммарная удельная активность   α – излучающих нуклидов и суммарной активности  β – излучающих нуклидов, Кроме того, выполнено определение концентраций   238U, 234U, 224Ra, 236Ra, 228Ra, 210Pb, 210Po, и   222Rn, и выдвинуты теории формирования повышенных концентраций.

В течение 2001-2010 гг. нами проводилось изучение радиоактивности подземных вод Гдовского водоносного горизонта в пределах Санкт-Петербурга.

Радиоактивная безопасность вод определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфа — и бета-активности. Общая альфа-радиоактивность для вод используемых в хозяйственно-питьевых целях, не должна быть больше 0.1 Бк/л [1, с.10]. Исходя из наших результатов, величина  альфа — активности в ряде случаев примерно в 3 раза выше, чем в целом, по всей площади распространения Гдовского водоносного горизонта (средняя величина альфа – активности составляет 0.32 Бк/л). При превышении нормативов общей радиоактивности проводится идентификация присутствующих в воде радионуклидов и их концентраций. Для условий Карельского перешейка — это радон и радий. Концентрации радона связаны положительной корреляцией с величиной альфа-активности. Это свидетельствует о существенной роли радона в создании альфа-активности в данном регионе.

В распределении величины альфа — активности в региональном плане четких закономерностей не наблюдается. Можно отметить некоторое повышение  величины альфа — активности в районе пос. Комарово – Репино – Солнечное. Величина бета – активности в среднем составила 0.37 Бк/л, за некоторым исключением, но не выше уровня вмешательства [2, с. 9]. В региональном плане  распределение величины бета – активности хаотично. Значения бета — активности  больше 1 Бк/л отмечаются в районе пос. Солнечное, и пос. Молодежное.

Всего было исследовано 158 водозаборных скважин. Режимные наблюдения за содержанием радона в подземных водах, показали, что со временем, в процессе эксплуатации происходит рост концентрации радона. Однако причины этого роста неочевидны. В среднем, для Гдовского водоносного горизонта Карельского перешейка, содержание радона составляет 19.5 Бк/л. При этом, встречаются аномальные концентрации — в Курортном районе Санкт-Петербурга располагается  зона повышенной радиоактивности пород, существование которой очевидно и приводит к формированию высокой радиоактивности подземных вод  вендских отложений (средние концентрации радона везде выше уровня вмешательства). Например, в районе пос. Репино  — 136 Бк/л, в районе пос. Дюны — 142 Бк/л, в районе пос. Солнечное — 139 Бк/л. В региональном плане четких закономерностей в распределении величины содержания радия-226 не наблюдается, средняя концентрация в пределах Карельского перешейка составляет 0.19 Бк/л, а содержание радия-224 на Карельском намного ниже установленных нормативов (среднее содержание перешейке 0.09 Бк/л).

Позволим себе лишь предположить об основных факторах такого явления.

Как уже сказано, аномально высокие концентрации радона обычно связаны с повышенным содержанием материнских элементов во вмещающих породах, повышенной эманацией радона из вмещающих пород в результате  их раздробленности. В нашем случае, коэффициент эманации вряд ли существенно меняется в пределах распространения Гдовского водоносного горизонта, так же как и скорость движения воды в пласте. Колебания концентраций радона, наблюдаемые  в ходе режимных наблюдений, так же могут быть связаны с суммарной методической погрешностью опробования и анализа, а также с режимом эксплуатации скважин.

Не исключаема гипотеза о подтягивании вод смежных горизонтов обогащенных радоном, в ходе эксплуатации. Радон является конечным продуктом радиоактивного распада элементов урано-ториевого ряда. В воде его содержание определяется наличием материнских элементов, коэффициентом эманации, скоростью и объемом  протекающей воды.

Выводы:

Для радона четких закономерностей в изменении содержания при длительной эксплуатации не наблюдается. Таким образом, имеющиеся материалы не дают четкого представления о зависимости концентраций ряда компонентов от длительной эксплуатации.

Можно представить несколько возможных причин изменения состава подземных вод в течение эксплуатации. Прежде всего, изменение может быть связано с подтоком подземных вод из соседних областей. Учитывая, что состав  подземных вод в региональном плане меняется плавно, ожидать резких изменений состава не приходится. Однако при очень длительной эксплуатации могут подтягиваться порции воды с иным составом, что особенно характерно для зон гидравлической связи Гдовского водоносного горизонта и Межморенного комплекса в условиях активного перетока. Так, влияние вод Межморенного комплекса приводит к снижению величины минерализации, увеличение величины концентрации железа и марганца, снижение содержания радона в Гдовском водоносном горизонте.

При приостановке эксплуатации может происходить незначительное увеличение концентраций радона за счет вторичного осадка.

Список литературы:

  1. Нормы радиационной безопасности НРБ – 99/2009. Санитарные правила и нормативы СанПин 2.6.12523-09, 2009. – 70 с.
  2. Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов: Методические указания МУ 2.6.1. 2713-10, 2010.- 12 с.
    РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕНДСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПРЕДЕЛАХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
    Written by: Вивенцова Екатерина Алексеевна, Ляцкова Яна Андреевна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/20/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)
    Available in: Ebook