Метан образуется в воде иногда в очень значительных количествах при разложении микробами клетчатки растительных остатков.
Микроэлементы. Наряду с органическими и минеральными примесями и загрязнениями, которые находятся в природных водах в относительно больших количествах, в последних содержится ряд химических элементов в самых ничтожных дозах (иод, бром, фтор, селен, теллур и др.) . В отличие от других примесей природных вод эти элементы почти не контролируются, хотя в настоящее время установлено, что ониоказывают большое влияние на здоровье человека.
Для нормальной жизнедеятельности человеческого организма содержание перечисленных элементов в воде должно находиться в строго определенных пределах. При нарушении этих пределов могут возникать массовые заболевания, называемые геохимическими эндемиями.
Например, установлена суточная потребность организма в иоде и фторе. Человек ежесуточно должен потреблять 0,06— 0,10 мг иода. Отсутствие или недостаток его в питьевой воде и пище нарушает нормальную деятельность щитовидной железы и приводит к тяжелому заболеванию — эндемическому зобу.
Содержание фтора в питьевой воде должно находиться в пределах 0,7— 1,5 мг/л. Недостаточное или избыточное содержание его в воде одинаково вредно и вызывает разрушение зубов и изменения в костях скелета.
Радиоактивные элементы. К примесям природных вод относятся и радиоактивные элементы. Допустимым пределом радиоактивности в обычной питьевой воде считается10-8—10-9 мкКи/л. Радиоактивность некоторых минеральных вод достигает 2,8 •10-3 мкКи/л.
Ядовитые вещества попадают в воду с промышленными отбросами и канализационными сточными водами населенных пунктов, а также при умышленном отравлении водоема. Токсическая концентрация таких веществ обычно достигается уже при содержании их в количестве нескольких миллиграммов (редко одного-двух десятков миллиграммов) в 1 л воды. К этой группе веществ относятся свинец,, цинк, медь, мышьяк, ртуть и др., а также органические вещества, называемые отравляющими (ОВ).
Свинец, медь и цинк попадают в воду главным образом с промышленными сточными водами. Наиболее ядовитыми из этих металлов является свинец, который накапливается в организме и может вызвать опасное отравление.
Вода, подаваемая населению, не должна содержать более 0,03 мг/л свинца, 1 мг/л меди и 5 мг/л цинка. Определение содержания этих металлов требуется лишь в тех случаях, когда предполагается наличие их в источнике водоснабжжения.
Мышьяк в очень небольших концентрациях может поступать в воду из почв, содержащих его соли. В значительных количествах он был обнаружен в некоторых минеральных водах. В открытые водоемы мышьяк попадает со сточными водами населенных пунктов и промышленных предприятий (от дубильных цехов кожевенных заводов, красильных, ситцепечатных фабрик, металлообрабатывающих заводов и т. д.). Его содержание в питьевой воде не должно превышать 0,05 мг/л.
Известны ОВ самого различного действия, однако, попадая в воду, они ведут себя в основном как общеядовитые. На зараженность воды ОВ могут указывать некоторые внешние признаки и данные обычных методов контроля, так как наличие ОВ вызывает изменение многих показателей качества воды, например рН, окисляемое, хлоропоглощаемости, содержания хлоридов и растворенного кислорода, а также данные биологических и бактериологических исследований. Поэтому все перечисленные показатели в условиях отравления воды ОВ должны определяться и фиксироваться систематически.
При изучении гидрогеологических условий впервую очередь составляются гидрогеологические разрезы.Они необходимы при проведении любых видов гидрогеологических исследований. Гидрогеологические разрезы обычно прилагаются к картам, поясняя и дополняя их.
Перечислим основные положения, которые должны быть отмечены при этом описании.
1. Характерводоносныхгоризонтовиусловияихзалегания устанавливаются из анализа литологического состава пород и данных водопроявлений по скважинам, шурфам и источникам. Н а порныйгоризонт характеризуется наличием выдержанных водоупорных толщ в кровле и в подошве водосодержащего пласта и избыточного напора воды над кровлей пласта. Последний проявляется в том, что уровни, встреченные при бурении и вскрытии водоносного горизонта, поднимаются и устанавливаются выше верхней границы, или кровли, пласта (так называемые установившиеся напорные уровни). Положение установившихся напорных уровней по скважинам определяет положение пьезометрической кривой. Для любого сечения составленного разреза по этим данным можно определить мощность потока как разность отметок кровли и подошвы водоносного пласта, глубину вскрытия напорного водоносного горизонта как разность между отметками поверхности земли и кровли водосодержащего пласта, ожидаемый установившийся уровень напорных вод при бурении скважины как разность между отметкой поверхности земли и пьезометрической кривой. Величина напора над кровлей определяется разностью отметок между установившимся уровнем и кровлей пласта. По разрезу можно выявить участки возможного самоизлива, приуроченные к зонам, где поверхность земли располагается ниже пьезометрической кривой.
Грунтовыеводы — воды, не насыщающие полностью весь водопроницаемый пласт, их поверхность является свободной; напор на поверхности воды равен атмосферному давлению.
Установившийся уровень грунтовых вод, показывающий положение кривой депрессии, обычно фиксируется на том же уровне, где он был встречен при бурении скважины (разница между глубиной появления и установления уровня для грунтовых вод может быть в ряде случаев за счет отбора воды с породой в процессе бурения). Глубина до грунтовых вод по разрезу определяется разностью отметок поверхности земли и кривой депрессии, мощность потока — разностью отметок кривой депрессии и водоупорной подошвы водоносного пласта.
На отдельных участках грунтовые воды могут перекрываться линзами и прослоями водоупорных пород, и тогда здесь поток приобретает местный напор.
2. Поразрезуможнодатьхарактеристикуусловийдвиженияпотоковподземныхвод, определить направление потока, вычислить изменения уклона подземных вод на разных участках и определить расход потока, если известны коэффициенты фильтрации.
Направление движения потока устанавливается от участков с большими отметками пьезометрической или депрессионной кривой, имеющимися на исследуемом разрезе, к участкам с меньшими отметками.
Уклон потока, или напорный градиент, определяют по разности абсолютных или относительных отметок уровней в двух сечениях потока, отнесенных к расстоянию между этими сечениями:
I=H1 –H2/l1-2,
ГдеI-уклон
Н1 и Н2-абсолютные или относительные величины,
l1 -2 – расстояние между сечениями.
3. Условияпитанияи разгрузкиподземныхвод устанавливаются для напорных вод из из анализа отметок пьезометрической кривой; » максиимальные отметки имеют место в области питания подземных вод, минимальные — в области разгрузки. Областью питания для напорных обычно являются участки выхода водосодержащих толщ на высоких отметках на поверхность участки фильтрации вод из вышележащих зонтов в местных выклиниваниях последних или при уменьшении мощности разделяющих водоупоров. Наличие перетекания из одного водоносного горизонта в другой устанавливается из сравнения положения пьезометрических кривых этих зонтов: из горизонта, пьезометрическая кривая которого располагается выше, возможно подпитывание другого горизонта, напорные уровни которого располагаются на меньших отметках.
В некоторых случаях подпитывание подземных вод прослеживается на значительных площадях распространения горизонта, через водоупорные толщи; такой тип питания носит региональный характер и обусловлю разностью напоров водоносных горизонтов.
Разгрузка напорных вод так же, как питание, может носить как местный, локальный характер, так и общий, региональный.
Гидроизогипсы — это линии, соединяющие точки одинаковых абсолютных отметок уровня грунтовых вод.
Анализ карт гидроизогипс позволяет получить следующую информацию.
1. Направление движения ГВ в любой точке карты.
Движение подземных вод подчиняется законам гравитации и происходит от участков с более высокими абсолютными отметками к участкам с меньшими отметками по линии, перпендикулярной основному направлению гидроизогипс.
2. Характер взаимосвязи подземных вод с поверхностными.
Грунтовые воды могут иметь тесную гидравлическую связь с поверхностными водами. Они могут разгружаться, например, в реку, могут питаться за счет поверхностных вод. Если грунтовый поток на карте гидроизогипс направлен к реке, это означает, что ГВ разгружаются в реку, в другом случае (речной паводок, оросительный канал, накопитель сточных вод) поверхностные воды расходуются на питание ГВ и их уровень поднят по отношению к последним. В природе может встречаться ситуация разгрузки и питания подземных вод одновременно.
3.Глубина залегания ГВ в любой точке участка.
Параметр (h)определяют по разности между абсолютными отметками поверхности земли и уровнем грунтовых вод.
4.Гидравлический уклон (градиент) грунтового потока.
Гидравлический уклон (градиент) грунтового потока (I)равен разности абсолютных отметок уровней поверхности в двух точках, выбранных по направлению потока, поделенной на расстояние между этими точками в масштабе карты: