Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Специальные исследования динамики нитратов в зоне аэрации показали, что скорость движения их повышенных концент
380
раций составляет 1—5 м/год. Поэтому во многих регионах, где уже длительное время используются азотные удобрения, высокие концентрации нитратов наблюдаются уже на глубине 60—100 м, при этом в ряде регионов высокими концентрация-, ми нитратов обладают не только грунтовые воды, но и воды напорных водоносных горизонтов.
Если в геохимическом разрезе подземных вод существует изменение их окислительно-восстановительных состояний, то происходит соответствующее закономерное изменение миграционных форм и концентраций азота. Различают два типа таких вертикальных изменений миграционных форм и концентраций азота — прямой и обратный. Прямой тип изменения миграционных форм азота наблюдается в тех случаях, когда азотные удобрения поступают в гидрогеохимическую систему, характеризующуюся прямой окислительно-восстановительной зональностью. В этом типе наблюдается изменение миграционных форм азота по обычной схеме ЫОз~-*Ш2~-Я^Н4+. В данном случае в верхних горизонтах подземных вод с высокими положительными значениями окислительно-восстановительного потенциала преобладают процессы нитрификации, а в нижних — нитратредукции и денитрификации. Трансформации форм азота в нижних горизонтах подземных вод в этом случае обычно ведут к резкому уменьшению в них суммарных концентраций азота, поскольку образование NH4+ ведет к сорб-ционному удалению азота из подземных вод в мелкодисперсную твердую фазу. Обратный тип изменения миграционных форм азота наблюдается при поступлении в подземные воды азотсодержащих неокисленных органических веществ. В этом случае кислород удаляется из подземных вод, в них формируется обратная окислительно-восстановительная зональность, когда верхние горизонты подземных вод имеют низкие положительные (или даже отрицательные) значения Eh1 а нижние— высокие положительные (рис. 14.4). Вследствие этого происходит своеобразная инверсия миграционных форм азота и в верхних горизонтах грунтовых вод уже преобладает не NO3-, a NH4+ и NO2" Это наиболее тяжелая в отношении качества подземных вод ситуация, так как последние формы обладают гораздо более высокой токсичностью, чем NO3- Между тем известно, что в близповерхностных горизонтах грунтовых вод с низкими Eh концентрации NH4+ и NO2- могут-достигать десятков миллиграммов на литр. Такие сложные в геохимическом и токсикологическом отношениях ситуации возникают, в районах распространения коммунально-бытовых загрязнений, и животноводческих стоков. Они возникают также в поселках, лишенных централизованной канализации. Близкие, а иногда и более угрожающие ситуации формируются там, где в подземные воды поступают стоки промышленных азотно-ту
381
Рис. 14.4. Инверсионный тип окислительно-восстановительной зональности подземных вод на участках их загрязнения животноводческими стоками. Показано как изменяются концентрации NH4+ и Fe2+ в подземных водах с глубиной их залегания (по В. П. Закутину)
ковых предприятий. Известны экстремальные случаи, когда в подземных водах районов таких предприятий концентрации NH4+ увеличивались до 15 000 мг/л, при этом значения pH возрастали до 12, а окислительно-восстановительный потенциал уменьшался до +100 мВ и менее.
14.4.2. Пестициды
Применяемые химические средства защиты растений (ядохимикаты или пестициды) подразделяются на следующие виды в зависимости от их целевого назначения — гербициды (уничтожение сорняков), инсектициды (уничтожение насекомых), фунгициды (борьба с бактериальными заболеваниями растений), дифолианты (удаление листьев, главным образом на хлопчатнике). ПДК для различных представителей пестицидов находятся в интервале 0,002—0,1 мг/л.
382
Согласно химическим классификациям пестицидов среди них выделяют:
1) хлорорганические пестициды (ХОП), включающие ДДТ, ДДД, альдрин, дильдрин, линдан, хлордан, дибромэтан, поли-хлорпинен и др.
2) фосфорорганические пестициды (ФОП), включающие диазинон, диметоат, цитрон, дельнав и др.
3) карбоматы, тио-, дитиокарбоматы, включающие алди-карб, карбофуран и др.
Каждый пестицид имеет свое время распада. Например, многие фосфорорганические пестициды (ФОП) быстро (в течение нескольких суток) распадаются. Гораздо большее время требуется для распада большинства хлорорганических пестицидов, они могут сохраняться в почвах и водах в течение многих лет. Так ДДТ в почве может сохраняться в течение 20 лет и более. Во всем мире за 25 лет было внесено около 1,5 млн т ДДТ, но из них остались неразрушенными и сохранились в почвах, водах и растениях около 1 млн т.
Очень важно, что пестициды не являются консервативными веществами в подземных водах. Они активно участвуют во взаимодействиях с веществом подземных вод и пород. Главными из этих процессов взаимодействий являются гидролиз и сорбция. Многие пестициды в щелочной среде быстро гидро-лизуются и теряют свои свойства.
Наибольшую опасность представляют хлорорганические пестициды. Они медленно распадаются в результате геохимических и биологических процессов, но хорошо сорбируются породами зоны аэрации. В результате этого в районах систематического использования ХОП, эти пестициды сорбционно аккумулируются и сохраняются в зоне аэрации и эта зона становится мощным источником пестицидов для грунтовых вод. В таких районах содержание пестицидов в грунтовых водах могут быть очень велики. Максимальные из известных в настоящее время содержаний хлорорганических пестицидов в грунтовых водах достигают уже нескольких миллиграммов на литр (полихлорпинен, дибромэтан и др.). В связи с тем, что хлорорганические пестициды медленно распадаются и сорбируются взвесью поверхностных потоков, заражение ими окружающей среды в настоящее время приобретает не только региональное, но и глобальное значение.
