Введение.

В последние годы из-за интенсивного развития производства и роста населения в городе Москве все актуальнее становится вопрос о создании новых рекреационных зон. Наиболее удачным вариантом является использование в этих целях долин “малых” рек на участках, где они текут в открытом русле. Подобное решение предусматривается также в вышедшем 27.10.1995 г постановлении Првительства г. Москвы № 889 “Об основных направлениях сохранения и развития территорий Природного комплекса Москвы”.

В настоящее время большая часть “малых” рек представляет из себя практически техногенные водотоки, так как в них отводится основная часть стоков с предприятий. За несколько десятилетий интенсивной антропогенной деятельности сформировалась сложная структура взаимосвязи природных вод и техногенных составляющих, понимание которой необходимо для разработки дальнейших мер по охране, защите и реабилитации природного комплекса в долинах малых рек.

Для решения такого рода задач Центром практической геоэкологии в течение двух лет выполнялись комплексные геоэкологические исследования бассейнов малых рек на территории Юго-Западного административного округа г. Москвы. Полученные в результате работ данные позволяют сделать некоторые выводы об основных особенностях взаимодействия природных вод с техногенными составляющими в условиях крупного города.

1. Краткая характеристика объектов исследования.

Река Котловка является правым притоком реки Москвы. Ее истоки находятся в Битцевском лесопарке. Верховья реки заключены в коллекторы ливневых стоков. Далее она течет в открытом русле, уходя в коллектор лишь на небольшом участке в среднем течении.

Общее направление течения реки - на северо-восток.

Общая протяженность реки составляет 7.6 км; из них 4.7 км -  в открытом русле; 2.9 км - в коллекторах. Площадь водосборного бассейна - 19.4 км², вся территория, относящаяся к нему, практически полностью застроена.

Расход реки в период летней межени составляет около 0.36 м³/сек (в створе ниже впадения в Котловку р. Коршунихи).

Река Коршуниха является левым притоком реки Котловки и течет в открытом русле лишь в устьевой части, на протяжении 1.5 км. Верховья реки и часть участка в ее среднем течении забраны в коллектор.

Общее направление течения реки - на восток.

Общая протяженность реки составляет 3.4 км, из которых 2.3 км приходится на открытое русло и 1.1 км - на коллектора.

Расход реки в летнюю межень равен 0.07 м³/сек.

Долины рек, V-образной формы, глубоко врезаны в среднем и нижнем течении. В верхней части природные формы рельефа претерпели значительные преобразования в процессе застройки территории.

2. Геологическое строение и гидрогеологические условия.

Истоки реки Котловки приурочены к наиболее приподнятым частям Теплостанской возвышенности (абс. отметки поверхности земли - 220-245 м). В геоморфологическом отношении территория представляет собой пологоволнистую расчлененную моренную равнину московского возраста. В геологическом строении верхней части разреза представлены моренные суглинки днепровского (gIIdn) и московского (gIIms) возраста, подстилаемые окско-днепровскими флювиогляциальными песками (f,lIok-IIdn). Ниже по разрезу следует толща тонкозернистых кварцевых песков нижнемелового (K₁) и верхнеюрского (J₃v_2-3) возраста, подстилаемая верхнеюрскими (J₃ох_1-2) глинами.

Далее абсолютные отметки поверхности снижаются, и в районе Нагорного бульвара составляют около 135-145 м (в придолинной части). В геоморфологическом отношении большая часть водосборного бассейна реки в верхнем и среднем течении является расчлененной флювиогляциальной равниной. Характерной особенностью геологического строения этой территории является более сложный разрез верхней части. С поверхности залегают разнозернистые флювиогляциальные пески московского возраста (fIIms), подстилаемые суглинками днепровской и московской морен. На некоторых участках между ними встречаются флювио- и лимногляциальные днепровско-московские пески (f,lIIdn-ms). В нижней части строение разреза такое же, как и в истоках реки.

Строение придолинной части реки в нижнем течении (от Нагорного бульвара) принципиально иное. Абсолютные отметки поверхности снижаются до 123 м в месте впадения в Москву-реку. В геоморфологическом отношении территория относится к III террасе реки Москвы (ходынской). В разрезе сверху вниз залегают речные аллювиальные пески (aII), подстилаемые флювиогляциальными песчаными отложениями (fIok-IIms). Местами присутствуют небольшие по мощности и невыдержанные по простиранию прослои моренных суглинков (gIIdn). Ниже по разрезу следует песчаная толща верхнеюрских отложений, подстилаемая верхнеюрскими глинами (J₃ox_1-2 ).

Приустьевая часть долины (от выхода из коллектора под Варшавским шоссе и до впадения в  р. Москву) по геоморфологическим особенностям является плоской, спланированной поймой р. Москвы. В геологическом разрезе присутствуют современные аллювиальные песчаные отложения (aIV), подстилаемые верхнеюрскими песками и глинами. Весь ледниковый и межледниковый комплекс четвертичных отложений на данной территории размыт.

Приводораздельные участки реки в нижнем течении также представляют собой расчлененную флювиогляциальную равнину. Геологический разрез здесь такой же, как и на приводораздельных площадях в верхнем и среднем течении, однако на некоторых участках моренные отложения отсутствуют, и в разрезе сверху вниз представлены флювиогляциальные пески (fIok-IIms), подстилаемые толщей нижнемеловых и верхнеюрских песчаных отложений.

Наиболее приподнятые участки в нижнем течении реки имеют такое же строение, как и в истоках.

Практически повсюду, за исключением придолинной части, самая верхняя часть разреза сложена средне- и верхнечетвертичными суглинками (prII-III) небольшой (2-3 м) мощности. Однако в процессе строительства и нивелировки территории на большинстве участков покровные суглинки были срезаны. Повсеместно развиты техногенные насыпные грунты. В основном это - суглинки, супеси и пески, в составе которых присутствует большое количество строительного мусора (арматуры, обломков плит и кирпичей и т.д.) Наибольшей мощности они достигают на левом берегу, на водоразделе Котловки и Коршунихи. По правому берегу наибольшая мощность насыпных грунтов зафиксирована в долине реки, в нескольких десятках метров ниже по течению от ул. Ремизова.

В соответствии с геологическим строением в площадном гидрогеологическом разрезе выделяются две основные зоны, характеризующиеся различными условиями питания и разгрузки грунтового горизонта[1] и, соответственно, различной степенью защищенности подземных вод, гидравлически связанных с рассматриваемыми водотоками. Данный принцип основан на методике Г.А. Голодковской [1]. В основе выделения различных зон защищенности лежит наличие (или отсутствие) слоя суглинков, которые характеризуются низкими значениями проводимости и могут рассматриваться в качестве водоупора[2].

1) Зона удовлетворительной защищенности водоносных горизонтов. Характеризуется развитием с поверхности слабопроницаемой толщи моренных суглинков, подстилаемых флювио- и лимногляциальными песчаными отложениями окско-днепровского возраста, за которыми следует мощная песчаная толща мелового и верхнеюрского возраста. Грунтовый водоносный горизонт приурочен преимущественно к флювиогляциальным отложениям. На некоторых участках моренные суглинки перекрыты маломощным слоем флювиогляциальных песков (fIIms), представляющим собой зону аэрации.

Об отсутствии гидравлической связи между поверхностными водами и грунтовым горизонтом, а стало быть, о низкой вероятности перетекания загрязненных вод говорит повсеместное наличие верховодки. Типичные разрезы, удовлетворяющие данным условиям, представлены на рис. 2а,б. К этой зоне относятся приводораздельные участки и  долина реки в верхнем и среднем течении.

2) Зона неудовлетворительной защищенности водоносных горизонтов. К данной зоне отнесены участки, характеризующиеся более простым строением верхней части разреза. С поверхности залегает мощная толща песчаных пород четвертичного, мелового и юрского возраста. В таких условиях велика вероятность перетекания загрязненных вод и, учитывая, что для этой зоны характерно отсутствие разделяющих моренных суглинков, полное загрязнение грунтового горизонта. Типичные разрезы представлены на рис. 2г,д. В гидрогеологическом отношении данная зона является системой гидравлически связанных водоносных горизонтов. Перепонижения уровней подхемных вод, связанные с эксплуатацией каменноугольных водоносных горизонтов [2], создают благоприятные условия для перетекания поверхностных и грунтовых вод в нижележащие толщи, что, учитывая повышенный уровень загрязнения подземных вод в условиях города, ведет к нежелательным экологическим последствиям. Описываемая зона расположена в нижнем течении Котловки и приурочена в основном к придолинным участкам (за Нагорным бульваром) и к устью реки. Однако к ней относятся и некоторые участки в приводораздельной части водосборного бассейна, характеризующиеся строением, аналогичным изображенному на рис. 2в.

3. Техногенная нагрузка.

На рассматриваемой территории выделяются три типа городских зон, различных по своей функциональной принадлежности.

1. Селитебные зоны. Занимают большую часть территории. Наиболее крупные жилые массивы расположены по обоим берегам Котловки между Севастопольским и Нахимовским проспектами, на левом берегу Котловки между Нахимовским проспектом и ул. Ремизова и в междуречьи Котловки и Коршунихи. При этом застройка между Севастопольским и Нахимовским проспектами - более молодая, чем в двух других районах.

2. Промзоны. Основная промзона в пределах района работ расположена на правом берегу р. Котловки, между ул. Ремизова и Варшавским шоссе. На остальной территории расположено несколько мелких предприятий, не объединенных в единую промзону.

3. Рекреационные зоны. К ним можно отнести участок на правом берегу р. Котловки, между Нахимовским проспектом и ул. Ремизова, где находится помологический рассадник МГУ. Кроме того, отдельные небольшие островки леса существуют на левом берегу р. Котловки, между Нахимовским проспектом и ул. Ремизова.

По данным МП Мосводосток, в пределах водосборных бассейнов рек Котловки и Коршунихи зарегистрированы 23 коллектора, собирающие  сточные воды с предриятий и отводящие их в реки. 18 коллекторов относятся к реке Котловке и 5 - к реке Коршунихе. Всего в МП Мосводосток зарегистрировано 70 предприятий, отводящих сточные воды в вышеназванные коллектора. Кроме того, еще 19 предприятий, сбрасывают свои сточные воды непосредственно по рельефу. Задекларированный общий объем отводимых сточных вод[3] со всех предприятий равен 1 415 525 м³/год, что составляет около 15% от общего расхода воды в реке в период летней межени[4].

4. Результаты гидрохимических наблюдений

При исследовании природных и сточных вод в 48 пунктах наблюдения были выполнены химические анализы и на 21 из них были организованы режимные посты (рис. 1). Режимные наблюдения проводились в течение 4-х месяцев, с конца ноября до начала марта.

         4.1. Сточные воды.

Сточные воды характеризуются наибольшей амплитудой изменения минерализации. Минимальные величины минерализации сточных вод - около 0,35 г/л (т. 17); максимальная - 7,65 г/л (т. 42).

Что касается химического состава стоков, то среди них можно выделить два основных гидрохимических типа:[5]

1. Гидрокарбонатные кальциевые (гидрокарбонатные кальциево-магниевые или кальциево-магниево-натриевые). Воды характеризуется невысокой минерализацией (обычно до 0,5 г/л), пониженным для промстоков содержанием хлоридов. Воды подобного состава зафиксированы в пяти водовыпусках (тт. 2, 17, 21, 32, 34). Еще в двух точках обнаружены сточные воды гидрокарбонатного натриевого состава (тт. 5 и 41). Минерализация их также незначительна - около 0,5 г/л, содержание хлорид-иона невелико. Подобное преобладание гидрокарбонат-иона над хлорид-ионом несвойственно сточным водам. Вероятнее всего, данные выпуски являются выпусками из ливневой канализации.

2. Хлоридные натриевые (хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые). Воды имеют более высокие величины общей минерализации (0,8 г/л и более). Они были отмечены в семи водовыпусках (тт. 7, 8, 24, 29, 30, 42 и 48). Подобный тип характерен для сточных вод с промышленных предприятий.

Общими для обоих типов сточных вод являются небольшие концентрации сульфат-иона и иона магния. Что касается мезо- и микрокомпонентов, то их содержание в стоках значительно варьирует. В целом четкой взаимосвязи между характером сточных вод и концентрациями микрокомпонентов не наблюдается.

Кислотность сточных вод изменяется в пределах от слабокислой (рН=6.7) до слабощелочной (рН=7.5). Лишь в отдельных случаях величина рН достигала значения 6.4 (т. 2).

Во многих стоках отмечено высокое содержание сероводорода (тт. 2, 8, 24, 42).

         4.2. Подземные воды.

Подземные воды имеют низкие величины общей минерализации, в среднем от 0,4 до 0,75 г/л. Наиболее низкая минерализация зафиксирована в т. 13 - 0,39 г/л; самая высокая - на участках высачивания по правому берегу реки Коршунихи - до 1,17 г/л (т. 44). Минерализация остается практически неизменной на протяжении всего года; закономерности в ее изменении в различные сезоны не прослеживаются.

Химический состав достаточно постоянен и не претерпевает существенных изменений в зависимости от времени года. Подземные воды представлены в основном четыремя типами:

1. Гидрокарбонатный кальциево-магниевый. Подобный тип наиболее близок к водам, существовавшим на данной территории в ненарушенных условиях. Такие воды распространены на небольшом участке в среднем течении Котловки, между Севастопольским и Нахимовским проспектами. Содержание гидрокарбонат-ионов лежит в пределах от 0,29 до 0,34 г/л. Концентрации хлорид-ионов невелики и составляют всего 0,005 - 0,04 г/л. Концентрация ионов кальция - 0,075 - 0,115 г/л; натрия - от 0 до 0,015 г/л. Общая минерализация вод - от 0,4 до 0,54 г/л.

2. Гидрокарбонатно-сульфатный кальциево-магниевый. Воды данного типа характерны для участков, подвергшихся незначительному техногенному воздействию. Подобный тип вод встречен на левом берегу реки Котловки, на участке между Нахимовским проспектом и ул. Ремизова. Схожие по составу воды наблюдались также на правом берегу реки Коршунихи, возле ее выхода из коллектора под Севастопольским проспектом. Концентрация гидрокарбонат-ионов составляет от 0,24 до 0,43 г/л; хлорид-ионов - от 0,007 до 0,05 г/л. Содержание кальция варьирует в пределах от 0,085 до 0,145 г/л; натрия - от 0 до 0,03 г/л. Величины общей минерализации изменяются от 0,45 до 0,7 г/л.

3. Гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-магниевый. Воды такого типа приурочены к районам старой жилой застройки. Повышенные содержания иона хлора в подземных водах свидетельствуют о техногенном загрязнении грунтового горизонта (хлорид-ион в больших количествах присутствует практически во всех типах сточных вод)[6]. Концентрации гидрокарбонат-иона изменяются в пределах от 0,22 до 0,43 г/л; хлорид-иона - от 0,02 до 0,085 г/л. Содержание кальция составляет 0,085-0,18 г/л; натрия - 0,005-0,025 г/л. Минерализация вод лежит в диапазоне от 0,55 г/л до 0,7 г/л.

В долине Коршунихи подземные воды имеют гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-натриевый состав (тт. 44 и 46). Содержание гидрокарбонат-иона составляет 0,46-0,53 г/л. Концентрации хлорид-иона максимальны для подземных вод рассматриваемой территории - от 0,18 до 0,25 г/л. Содержание ионов кальция варьирует от 0,14 до 0,16 г/л; натрия - от 0,09 до 0,12 г/л. Данный тип вод характеризуется максимальными величинами минерализации - 0,97-1,17 г/л.

В большинстве проб зафиксированы повышенные содержания иона аммония (NH₄⁺). Максимальные концентрации зафиксированы в среднем течении реки Коршунихи - до 15 мг/л (т. 44). На остальных участках его содержание лежит в пределах 1,2-3,6 мг/л. Генетически наличие NH₄⁺ в подземных водах объясняется утечками из водонесущих коммуникаций, в первую очередь - из канализационных коллекторов, так как именно в них концентрации NH₄⁺ максимальны. NH₄⁺ - вещество нестойкое и характеризует участки “свежего” загрязнения.

Содержание Fe²⁺ и Fe³⁺ в грунтовых водах невелико и не представляет серьезной опасности, за исключением отдельных участков на правом берегу Коршунихи, где отмечены высокие концентрации Fe²⁺ - до 4 мг/л (тт. 44 и 46).

Величины рН подземных вод в основном лежат в интервале от 6.6 до 7.4.

Характеризуя подземные воды в целом, видно, что практически повсюду они подверглись техногенному загрязнению. При этом степень загрязненности не зависит от временных факторов, а напрямую связана с особенностями техногенной нагрузки на различных участках. Так, на участке между Севастопольским и Нахимовскими проспектами р. Котловка течет в пределах селитебной зоны со сравнительно новой застройкой, где практически не использовались насыпные грунты и минимальны утечки из водонесущих коммуникаций. Это определяет развитие здесь низкоминерализованных вод гидрокарбонатного кальциево-магниевого состава, наиболее близких к водам в естественных условиях. На отрезке реки от Нахимовского проспекта до ул. Ремизова по левому берегу также расположена селитебная зона, но уже более старой застройки. В связи с этим здесь наиболее распространены гидрокарбонатно-сульфатные кальциево-магниевые воды, имеющие несколько повышенные величины минерализации. Ниже ул. Ремизова по правому берегу непосредственно к руслу примыкает крупная промзона. На левом берегу - селитебная зона со старой застройкой. Кроме того, склон вдоль правого берега отсыпан грунтами, сильно загрязненными всевозможным бытовым и строительным мусором. Этим объясняется развитие на данной площади гидрокарбонатно-хлоридных кальциево-магниевых грунтовых вод повышенной минерализации.

Наиболее загрязнены грунтовые воды в междуречьи Коршунихи и Котловки. Связано это, в первую очередь, с широким развитием на описываемой территории насыпных песчаных грунтов большой мощности, для которых характерно высокое содержание мусора (бытового, строительного и т.п). Грунтовый горизонт здесь приурочен к изначально загрязненным техногенным отложениям. Именно первичное загрязнение техногенных отложений является ведущим фактором в формировании загрязнения грунтовых вод. Кроме того, междуречье Котловки и Коршунихи - район очень старой жилой застройки. За долгое время существования практически все водонесущие коммуникации сильно корродированы и пришли в негодность. Наблюдаемое в долине реки Котловки горячее болото объясняется именно протечками коммуникаций. Другим подтверждением этому служат сообщения жителей района о постоянно затопленных подвалах  домов и большом количестве комаров в летнее время. В верхней части склона на правом берегу Коршунихи расположены многочисленные гаражные кооперативы, также представляющие собой мощный источник техногенного загрязнения (практически весь правый борт долины захламлен бытовым мусором, попросту сбрасываемым вниз по склону: автомобильными кузовами, покрышками, арматурой, и т.п.) Влияние всех вышеперечисленных факторов на состав грунтовых вод подтверждается результатами анализов проб, отобранных на участках высачивания по правому берегу Коршунихи. Грунтовые воды здесь имеют гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-натриевый состав, в них зафиксированы наиболее высокие содержания Fe²⁺ и NH₄⁺. Минерализация вод - почти в два раза выше, чем на остальных участках. При визуальном обследовании долины Коршунихи, на всем протяжении по правому берегу отмечались многочисленные высачивания бурого и рыжего цвета. Практически около всех высачиваний на поверхности наблюдался хлопьевидный осадок гидроксильных соединений железа бурого и оранжевого цвета.

Основные особенности химического состава подземных вод разных типов сведены в таблицу 1.

Основные особенности химического состава подземных вод.

Таблица № 1.

         4.3. Поверхностные воды.

Большинство речных вод имеет минерализацию в пределах 0,5-0,9 г/л, хотя в некоторых случаях эти значения достигают 1 г/л и более.

Плавного увеличения минерализации вниз по потоку не наблюдается. Можно выделить отдельные участки небольшой протяженности, где отмечены закономерные изменения минерализации. Наиболее представительным является участок в среднем течении реки (тт. 14, 19, 22, 26), где происходит постепенный рост минерализации от 0,5 г/л до 0,75 г/л (по данным осенних наблюдений). Подобное увеличение минерализации свидетельствует о том, что ведущим фактором в формировании здесь речного стока являются поверхностные воды, поступающие в водоток. Роль подземной составляющей незначительна, за исключением небольшого отрезка в верхней части участка, где рост минерализации речных вод связан с питанием реки более минерализованными грунтовыми водами. Этот вывод подтверждается геофизическими наблюдениями, согласно которым на рассматриваемой площади очаги разгрузки грунтового потока зафиксированы лишь в верхнем течении реки. Ниже по течению минерализация речных вод снижается, достигая своего минимального значения, равного 0,54 г/л в начале зимы и 0,56 г/л в начале весны (т. 33). Как видно, минерализация здесь приблизительно одинакова как в начале зимы, так и в начале весны, тогда как по соседним точкам в весенних пробах минерализация значительно выше. Данный эффект объясняется наличием большого участка прорыва водонесущих коммуникаций, вероятнее всего - водопроводной магистрали. Это предположение подтверждается натурными наблюдениями: в нескольких десятках метров от описываемой точки на левом берегу находится горячее болото, имеющее именно такое техногенное происхождение.

Говорить о закономерностях изменения минерализации речной воды на других участках, как и в целом по реке, не представляется корректным.

Химический состав речных вод - достаточно пестрый и наиболее сложен для описания. В отличие от подземных вод, химический состав поверхностных вод не претерпевает существенных изменений по площади, но зато напрямую зависит от времени года. Анализ имеющейся информации показал, что в начале весны отмечается более высокая минерализация, чем в начале зимы. Разница между “зимними” и “весенними” значениями составляет от 0,1 до 0,33 г/л.

Рис. 3. Изменение концентраций хлорид-иона во времени (для речных вод)

В целом можно выделить три основных типа поверхностных вод:

1.Гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-магниевый (кальциево-натриево-магниевый). Воды характерны для летнего периода. Им свойственны меньшие значения минерализации, чем “зимним” пробам - от 0,34 до 0,56 г/л. Выход на второе место в катионном составе иона магния обусловлен не более высоким его содержанием по сравнению с зимними пробами, а увеличением массовой доли Mg в общесолевом балансе воды (за счет снижения минерализации). Содержание хлоридов в летних речных водах составляет 0,07-0,085 г/л, что несколько ниже, чем в зимних, и существенно ниже, чем в весенних пробах (рис. 3). Концентрации сульфатов невелики (0,02-0,06 г/л). Концентрации Са составляют в среднем 0,07-0,09 г/л; Na - 0,02-0,04 г/л.

2.Гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-натриевый. Данный тип характерен для проб, отобранных в начале зимы. Общая минерализация воды в них несколько выше, чем в летних пробах - 0,51-0,64 г/л. Этим объясняется исчезновение иона магния среди основных составообразующих катионов. Более высоки по сравнению с летними концентрации хлорид-ионов - 0,11-0,13 г/л). Содержание сульфат-ионов варьирует в пределах от 0,02 до 0,1 г/л, в среднем имея более высокие величины, чем в летних пробах. По концентрациям катионов наблюдаются следующие величины: Са - от 0,075 до 0,1 г/л; Na -  от 0,045 до 0,1 г/л.

3.Хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальциевый. К данному типу относится большинство вод, отобранных в начале весны. Общая минерализация в них значительно выше, чем в водах обоих предыдущих типов - 0,6 - 0,9 г/л. Рост минерализации в первую очередь связан со значительным увеличением содержания хлорид-ионов по сравнению с другими сезонами (рис.3). Средние концентрации хлоридов составляют от 0,2 до 0,24 г/л. Концентрации Na, имеющие с ними прямую взаимосвязь также возрастают до значений 0,125-0,170 г/л. (Взаимосвязь содержания ионов Cl и Na - практически линейная; коэффициент корреляции равен 0.99). Рост общей минерализации воды практически не сказывается на содержании ионов Са (от 0,8 до 0,11 г/л) и SO₄ (0,035-0,1 г/л).

Содержание гидрокарбонат-иона во всех типах проб приблизительно одинаковое и в среднем составляет от 0,24 до 0,335 г/л.

Что касается основных мезокомпонентов (Fe²⁺, Fe³⁺, NO₂^-, NH₄⁺), то значительных превышений в их содержании нет, за исключением иона аммония в весенних пробах, где практически повсеместно фиксируются его повышенные концентрации (от 3 до 5,5 мг/л).

рН поверхностных вод для первых двух типов изменяется в пределах от 6.9 до 7.4.  “Весенние” воды характеризуются более кислой реакцией - от 6.4 до 7.0.

Итогом рассмотрения химического состава поверхностных вод может служить таблица 2, где представлены основные отличительные черты каждого из выделенных типов.

Основные особенности химического состава поверхностных вод.

Таблица № 2.

5. Взаимосвязь сточных, подземных и поверхностных вод.

Изучив основные особенности химического состава и минерализации природных и сточных вод, следует остановиться на взаимосвязи всех видов вод между собой. Наиболее наглядны в этом отношении диаграммы изменения минерализации речной воды в зависимости от поступающих в нее подземных и сточных вод. Продемонстрировать это можно на трех конкретных участках:

1. У выхода р. Котловки из коллектора под Нахимовским проспектом;
2. В среднем течении Котловки, между Нахимовским проспектом и улицей Ремизова;
3. На р. Коршунихе, от выхода из коллектора под Севастопольским проспектом до дамбы. 

Рис. 4. Влияние подземных вод на минерализацию в р. Котловке. Участок 1.	Данные по первому участку представлены на рис.4. Здесь питание реки осуществляется преимущественно подземными водами. Речные воды в верхней части участка имеют минерализацию около 0,8г/л (т.3). Однако, разбавляясь далее за счет разгрузки подземных вод с более низкой минерализацией (0,51-0,56 г/л), минерализация речной воды падает, и в конце участка составляет 0,54г/л (т.7). Это доказывает ведущую роль подземных вод в питании реки на данном (достаточно небольшом по протяженности) отрезке. На рис.5 представлено изменение минерализации речной воды на участке № 2. Участок приурочен к территории с плотной жилой застройкой. Подземные воды имеют более высокую минерализацию, чем на первом участке (0,6-0,7г/л). На этом отрезке расположен один водовыпуск (т.11), минерализация воды в котором составляет 0,33г/л.Однако вли-яние загрязненных грунтовых вод, подходящих к реке с левого берега, оказывается сильнее влияния слабоминерализованных стоков. В итоге минерализация воды в реке изменяется от 0,54г/л в верховьях участка до 0,60 г/л в низовьях. Влияние загрязненных сточных и грунтовых вод на минерализацию воды в реке Коршунихе представлено на рис.6. При выходе из коллектора минерализация речных вод - 0,48г/л(т.51). Ниже по течению в реку попадают высокоминерализованные стоки (т. 53), а по правому берегу наблюдается интенсивная разгрузка подземных вод с повышенной минерализацией (тт.54, 55, 57). Питание реки водами с боль-шей минерализацией приводит к тому, что в нижнем течении рассматриваемого участка минерализация речной воды составляет уже 0,81 г/л (т.58). Минерализация воды в реке в т.58 ближе по значениям к ми-нерализации подземных вод, чем к минерализации сбрасываемых сточных вод (т.53). Это связано с тем, что расход стоков незначителен, и они быстро разбавляются водами реки. В то же время по результатам геофизических наблюдений здесь отмечается интенсивная разгрузка грунтового водоносного горизонта. Основное питание реки зденсь происходит за счет грунтовых вод. Из приведенных примеров видно, что картина смешения вод на различных участках и общая картина изменения минерализации по реке - достаточно непростая, в зависимости от расходов речных, грунтовых и сточных вод, а также от удельного веса каждой составляющей в общем стоке. Следует подробнее остановиться на сезонных вариациях химического состава речных вод. В целом отмечается увеличение минерализации в период с ноября по март, связанное с увеличением содержания хлорид-ионов (рис. 3). Так как концентрация Cl напрямую коррелирует с количеством Na, то можно сделать вывод, что весеннее увеличение минерализации речной воды связано с поступлением в реку снеготалых вод, содержащих большие количества растворенного хлористого натрия (используемого в качестве основного компонента в противогололедных смесях). Другим выводом из анализа сезонных изменений минерализации и химического состава поверхностных вод является заключение о том, что одной из основных составляющих массового расхода реки являются именно поверхностные воды, поступающие в реку как поверхностным стоком, так и из выпусков ливневой канализации. Однако нельзя занижать и значимость подземного стока, влияние которого на речные воды показано выше.
Рис. 5. Влияние подземных и сточных вод на минерализацию в р. Котловке. Участок 2.
Рис. 6. Влияние подземных и сточных вод на минерализацию в р. Коршунихе. Участок 3.

Подтверждает данные выводы общая диаграмма основных типов химического состава вод (рис.7). На ней на оси ординат отложено содержание иона Na, а на оси абсцисс - содержание HCO₃. В точках с высоким содержанием Na состав вод будет преимущественно хлоридным натриевым, а в точках с высоким содержанием HCO₃ состав вод - гидрокарбонатный кальциевый[7].

Выделяются пять основных типов вод, имеющих различный генезис и химический состав:

1. Сточные воды. Имеют достаточно широкий разброс значений, но в целом четко обособляются два типа: хлоридные-натриевые, связанные со стоками промышленных вод, и гидрокарбонатные кальциево-магниевые, являющиеся стоками с ливневой канализации.

2. Подземные воды. Занимают правый нижний угол диаграммы, что говорит об их преимущественном гидрокарбонатном кальциево-магниевом составе.

3. Летние речные воды. По химическому составу близки к подземным. Это связано с тем, что, во-первых, в летний период ливневой сток существенно меньше, чем в весенне-зимний, а во-вторых, летний поверхностный сток формируется в основном за счет сброса вод от атмосферных осадков и поливки улиц. Последние имеют такой же состав, как и водопроводная вода, то есть - низкоминерализованные гидрокарбонатные кальциевые воды. В обоих случаях содержание растворенных солей (прежде всего это касается хлоридов натрия) небольшое, и данные воды имеют преимущественно гидрокарбонатный состав, близкий к составу подземных вод.

4. Весенние речные воды. Наблюдается значительный уклон в сторону роста концентраций ионов натрия, что свидетельствует, соответственно, о росте концентраций хлоридов. Состав вод сильно отличается от состава летних речных вод, что связано с увеличением питания реки стоками из ливневой канализации, содержащими высокие концентрации растворенных солей.

5. Зимние речные воды. Занимают промежуточное положение между "летними" и "весенними". Это обуславливается тем, что в зимнее время большие объемы снеготалых вод сбрасываются не постоянно, как весной, а периодически, во время потеплений и уборки улиц от снега с солью. С этим же связан достаточно широкий разброс значений минерализации речных вод и содержания в них Cl-ионов. Можно предположить, что зимние "всплески" содержания ионов хлора (рис. 3) наблюдались в тех случаях, когда пробы отбирались во время оттепелей. Пробы же, отобранные при более холодной погоде, имеют более низкие концентрации хлоридов и пониженные значения минерализации.

Рис. 7. Диаграмма основных типов вод (по химическому составу)

Заключение.

Завершая рассмотрение основных особенностей химического состава сточных, поверхностных и подземных вод, целесообразно в виде тезисов повторить сделанные выводы:

1. Сточные воды имеют наибольший разброс минерализации и самый разнообразный химический состав. Основными факторами, определяющими минерализацию и состав сточных вод, являются:

à источник стоков (с территории промзоны или от жилой застройки);

à для стоков с селитебных территорий - сезон сброса (весенние, зимние или летние стоки).

2. Для подземных вод химический состав и минерализация напрямую зависят от площадных факторов, ведущими среди которых являются:

à защищенность грунтовых гризонтов от проникновения загрязнителей с поверхности - то есть, наличие или отсутствие в верхней части разреза слабопроницаемых суглинистых или глинистых отложений;

à функциональная принадлежность территории, в пределах которой развит горизонт грунтовых вод (селитебная зона, промзона или же рекреационная зона). В общем случае грунтовые воды, развитые на территории промзон - существенно более загрязненные, чем в пределах селитебных зон и, тем более, в пределах рекреационных участков;

à для грунтовых горизонтов, развитых в пределах селитебных зон: возраст застройки и состояние водонесущих коммуникаций. В общем случае в районах старой застройки подземные воды более подвержены техногенному воздействию, чем в районах-новостройках;

à наличие или отсутствие в пределах развития грунтового горизонта насыпных грунтов, их мощность, состав и степень загрязнения. На участках, где мощность техногенных отложений значительна и к ним приурочен грунтовый горизонт, наблюдаются значительный рост минерализации и техногенные изменения химического состава.

Наиболее яркими химическими показателями техногенной нарушенности подземных вод в условиях города выступают ионы хлора, аммония и железа: повышенные их содержания говорят о значительных изменениях, вызванных антропогенной деятельностью.

Временные факторы существенного влияния на изменение химического состава и минерализации грунтовых вод не оказывают.

3. В формировании химического состава поверхностных вод основная роль принадлежит временным факторам. Летом поверхностные воды близки по составу к подземным, а весной в них наблюдается значительный рост минерализации и растворенного NaCl, что связано с попаданием в реку снеготалых вод, содержащих противогололедные смеси, как путем поверхностного стока, так и из выпусков ливневой канализации. Массовая доля ливнестоков в общем расходе реки представляется достаточно существенной. Кроме того, речные воды испытывают на себе значительное влияние сбрасываемых загрязненных промстоков и разгрузки загрязненных подземных вод.

Список литературы

1. Голодковская Г.А.,Елисеев Ю.Б. Геологическая среда Московского региона и проблемы ее изучения, М, МГУ, 1991.
2. Государственный доклад “О состоянии окружающей природной среды г. Москвы в 1992 году”. М., 1993.