Состояние и охрана грунтовых вод в Швейцарии
Грунтовые воды – важнейший источник питьевой воды Швейцарии. Хотя в целом качество воды в подземных пластах можно охарактеризовать как весьма хорошее, тем не менее в воде довольно часто обнаруживаются следы различных загрязнителей. Это подтвердили результаты последних исследований, которые провела Национальная сеть по наблюдению за качеством грунтовых вод (Nationales Netz zur Qualitatsbeobachtung des Grundwassers - NAQUA), которая ведает вопросами эксплуатации подземных водоисточников и контроля качества воды.
В Швейцарии более 80% воды, используемой для хозяйственно-бытовых и технических нужд, поступает из подземных и в основном местных источников. По сравнению с другими странами в Швейцарии почти повсюду имеются достаточные запасы грунтовых вод, как правило, отличного качества. В связи с этим около половины всей грунтовой воды, которая поступает в системы питьевого водоснабжения, не требует какой-либо специальной обработки. В остальных случаях по большей части производится лишь простое обеззараживание воды. Тем не менее, будучи исключительно уязвимым природным ресурсом, грунтовые воды находятся под угрозой загрязнения, особенно на территориях водосборов, где развита промышленность или сельское хозяйство и в густонаселенных районах.
С целью предотвращения риска загрязнения подземных водоисточников пестицидами, нутриентами, углеводородами и другими вредными соединениями, а также заражения патогенными микроорганизмами, предусмотрен целый ряд профилактических мер, которые оговорены в национальном Законе об охране вод (WPA). С целью предотвращения загрязнения подземных вод в зонах каптажей, скважин и колодцев с питьевой водой предусмотрены специально отведенные охранные территории. Там ограничена либо полностью запрещена деятельность, представляющая угрозу для водоисточника, например, строительство, некоторые виды сельскохозяйственных работ и т.п.
Для получения постоянной и надежной информации о состоянии водоносных слоев, скважин, насосных станций и качестве питьевой воды на всей территории страны функционирует единая система мониторинга.
Национальная сеть по наблюдению за качеством грунтовых вод (NAQUA) позволяет быстро реагировать на появление новых загрязнителей и факторов риска, а также производить непрерывную оценку эффективности водоохранных мероприятий. Федеральное управление по вопросам окружающей среды (FOEN) предпринимает все усилия для обеспечения надлежащего состояния грунтовых вод, являющихся основным источником питьевого водоснабжения, и для оздоровления ситуации в случае загрязнения опасными веществами подземных горизонтов или мест забора воды. Для того, чтобы своевременно и точно оценивать воздействие как антропогенных, так и природных факторов, NAQUA имеет в своем распоряжении сеть, состоящую из 590 станций мониторинга и постов контроля качества грунтовых водоисточников. Станции и точки отбора проб воды расположены по всей территории Швейцарии и отслеживают качество воды в наиболее важных водоносных слоях, в крупных скважинах, на насосных станциях и т.д. Работа сетевых станций мониторинга осуществляется в тесном взаимодействии с местными кантональными властями.
После публикации первого отчета о состоянии швейцарских грунтовых вод, в котором были проанализированы данные, собранные в 2002-2003 гг., в настоящем документе представлена самая последняя информация, полученная с 2004 по 2006 гг. Федеральное управление по вопросам окружающей среды впервые включило следы фармацевтических препаратов в перечень опасных веществ, которые обнаруживаются в подземных водоисточниках, а также значительно расширило список пестицидов и их продуктов распада. Качество грунтовых вод оценивается по максимально допустимым значениям, которые приведены в Постановлении об охране вод (WPO) и в Практическом руководстве по охране грунтовых вод (Wegleitung Grundwasserschutz). Эти документы не только регламентируют качество, но и глубину залегания подземных вод, предписывая сохранять их естественные уровни, насколько это представляется возможным.
Согласно последним данным, качество грунтовой воды в целом настолько хорошее, что во многих местах она может непосредственно использоваться в качестве питьевой без дорогостоящей предварительной обработки в полном соответствии с существующими нормативами. Однако это возможно только в тех местах, где водосборные территории находятся в лесной местности и воздействие загрязнителей минимально, а состояние почв близко к естественному. В крупных городах и там, где находятся большие участки пахотных земель, виноградники, сады, огороды и ведутся интенсивные сельскохозяйственные работы, в водоносные горизонты проникают опасные вещества, хотя и в небольших концентрациях. Так, в 10% мест отбора проб уровни пестицидов превышали установленный предел, равный 0,1 мкг/л. В точках контроля в 25% случаев уровни нитратов были выше максимально допустимого значения в 25 мг/л, приведенного в Постановлении об охране вод (WPO). Что касается летучих галогенизированных углеводородов, то в 7% исследованных мест концентрации этих соединений не соответствовали федеральным нормативам в 1 мкг/л.
Подобно поверхностным водам, уровень подземных источников также может подниматься или опускаться в те или иные периоды. Разница заключается в том, что грунтовые воды реагируют на климатические явления с задержкой, и периоды, в течение которых отмечается понижение уровня грунтовых вод, могут продолжаться несколько месяцев и даже лет, в зависимости от интенсивности осадков. После нескольких лет (с 1999 по 2002 гг.), когда уровни грунтовых вод были выше обычного, последовали относительно сухие годы (с 2003 по 2005 гг.) с малым количеством осадков, что негативно сказалось на пополнении подземных запасов.
После исключительно жаркого и сухого лета 2003 года уровень воды во многих грунтовых водоисточниках упал до рекордно низких значений. Однако лето 2006 года с продолжительными и обильными, а кое-где избыточными дождями, особенно в кантоне Юра и в районе Центрального Плато, позволило значительно пополнить запасы подземных источников и повысить уровень грунтовых вод в этих кантонах. В других местах, например, в кантонах Гризонс и Тичино, отмечалась противоположная ситуация: длительный сухой период привел к понижению грунтовых вод. Полученные данные пока не позволяют говорить о какой-либо выраженной долговременной тенденции оскудения запасов подземных вод, однако, принимая во внимание глобальное изменение климата, необходимо постоянно отслеживать эти явления. Наблюдение за уровнем грунтовых вод является составной частью мероприятий по оценке и контролю качества воды.
Нежелательные следы пестицидов
В Швейцарии официально применяется более 320 синтетических органических пестицидов. Каждый год продается около 1300 тонн этих веществ, которые входят в состав примерно 1000 различных потребительских химических продуктов. Наиболее значительную часть из них составляют фунгициды, гербициды и всевозможные удобрения. Основной объем пестицидов и удобрений используется в сельском хозяйстве, однако некоторое количество расходуется в садовых питомниках, частных садах и огородах, а также для удаления нежелательной растительности на спортивных площадках и дорожках, на территориях промышленных предприятий и др. Анализ содержания пестицидов в грунтовых водах представляет собой весьма сложную задачу, требующую наличия совершенной измерительной техники и точных аналитических методов. Благодаря инновационным достижениям последних лет появилась возможность определять следовые количества загрязнителей на уровне всего лишь миллиардных долей грамма на литр.
В связи с этим Федеральное управление по вопросам окружающей среды (FOEN) начало новую кампанию по количественной оценке опасных для здоровья человека соединений в природных объектах. Для начала были измерены концентрации в воде 69 опасных вредных веществ, включая 21 пестицид и их продукты распада, с большей точностью, чем этого требует существующий норматив, равный 0,1 мкг/л, который приведен в Постановлении об охране вод. Распространение следов пестицидов в грунтовых водах демонстрирует прямую связь между состоянием водоисточника и типом землепользования в зоне водозабора. Как правило, загрязненные источники воды находятся в местах интенсивной сельскохозяйственной деятельности, либо на территориях с жилой застройкой на высоте менее 800 м над уровнем моря. Наиболее подверженными воздействию пестицидов оказались подземные водоисточники Центрального Плато и основных долин в кантонах Вале, Тичино и Юра. По данным Федерального управления по вопросам окружающей среды, на каждой шестой станции мониторинга в местах, где преобладало пахотное фермерское земледелие, виноградарство или находились населенные пункты, были зарегистрированы концентрации пестицидов в воде, превышающие установленные пределы. На каждой десятой станции и пункте контроля качества воды, независимо от их места расположения, были найдены повышенные уровни пестицидов.
В большинстве случаев, когда отмечалось превышение допустимых уровней, речь шла о гербицидах или их продуктах распада. Продукты распада обнаруживаются чаще и в больших количествах, чем первичные препараты. Это относится к такому соединению, как, например, 2,6-дихлорбензамид, в которое переходит гербицид дихлобенил, или к метолахлору ESA, продукту распада гербицида метолахлора, применяемому в сельском хозяйстве. Все эти или подобные соединения совсем не должны попадать в грунтовые воды, поскольку в Постановлении об охране вод говорится, что в водоисточниках недопустимо присутствие стойких синтетических веществ. Это является основным требованием, даже если обнаруженные концентрации в источниках, используемых для питьевого водоснабжения, не представляют опасность для здоровья человека согласно последним научным данным.
Проблему длительного загрязнения подземных вод пестицидами, которые неспособны быстро и легко разрушаться, можно проиллюстрировать на примере шестичленных ароматических гетероциклов - триазинов, в частности, гербицида атразина и гербицида симазина, использование которых продолжает ограничиваться на протяжении последних двадцати лет в связи с неблагоприятным влиянием на окружающую среду. Несмотря на сокращение применения этих соединений, они все еще остаются одними из наиболее часто встречаемых пестицидов в грунтовой воде.
Скважина грунтовой воды в Шалтенштейне близ города Кюснахта в кантоне Цюрих может служить наглядным примером того, сколько времени требуется, чтобы концентрация стойкого загрязняющего вещества в воде снизилась до допустимых значений.
В 1988 году специалисты Цюрихской кантональной лаборатории обнаружили на насосной станции в Шалтенштейне высокие уровни атразина (20 мкг/л), которые в 200 раз превышали нормативный показатель, указанный в Постанов- лении об охране вод, и были в 10 раз выше рекомендуемого предельного значения ВОЗ на тот момент. В итоге из-за серьезного загрязнения грунтовой воды местные власти были вынуждены остановить работу насосной станции. В ходе долгих изысканий в конце концов удалось установить источник высокой концентрации атразина. Оказалось, что гербицидом обрабатывался балластный слой на железнодорожной ветке Форш для уничтожения травы и мелкого кустарника. Атразин очень быстро просачивался через верхний слой почвы и проникал в водоносный горизонт, где образовывались остаточные отложения, которые затем постоянно вымывались.
Несмотря на то, что атразин не применяется на территории водосбора уже 20 лет, суммарные концентрации этого гербицида и его продуктов распада по состоянию на март 2008 года все еще составляли около 0,7 мкг/л. Хотя применение атразина и симазина будет полностью запрещено в Швейцарии с 2011 года, загрязнение подземных вод этими веществами сохранится на многие годы.
Благодаря уже вступившим в силу ограничениям по использованию атразина, имеются доказательства того, что его уровни в воде начали постепенно снижаться, а количество загрязненных мест сокращаться. Вместе с тем существует опасность того, что введение запрета на отдельные пестициды может привести к росту числа заменителей и их продуктов распада, которые будут проникать в водоносные пласты. Поскольку данные программы мониторинга о загрязнением воды пестицидами на территории всей страны доступны лишь с 2002 года, пока еще трудно делать какие-либо выводы.
Для полноты картины требуется иметь исчерпывающие данные о загрязняющих веществах и их количествах, о погодных условиях на территории конкретных водосборов и т.д.
Необходимо обеспечивать более надежную защиту скважин и каптажей от загрязнения. Следует еще более жестко регламентировать использование пестицидов в наиболее чувствительных зонах, например, в непосредственной близости от скважин и колодцев с питьевой водой. По сути, должна быть полностью запрещена любая деятельность, способная ухудшить качество грунтовой воды при ее поступлении наружу из подземных пластов до выхода на поверхность. Для реализации Постановления об охране вод власти ряда кантонов принимают решения, которые максимально ограничивают использование пестицидов в зонах водосбора, а также в местах, где расположены источники питьевой воды. Значительную опасность представляют также различные препараты для защиты плоских крыш и фасадов зданий от травы, корней, мха, грибков и иной растительности. Если загрязненная ливневая и талая вода с крыш и других поверхностей, обработанных гербицидными средствами, попадает в почву, то следует в обязательном порядке обеспечить ее фильтрацию через специально подготовленный биологически активный слой почвы.
Нитраты продолжают вызывать серьезные опасения
Обычно в природных грунтовых водах содержится всего несколько миллиграммов нитратов на литр. Более высокие концентрации свидетельствуют об антропогенном воздействии. В частности, при интенсивном земледелии в почву вносится значительное количество азотных удобрений, и при вспахивании и обработке почвы происходит процесс вымывания азота и проникновения его в грунтовые воды. В большинстве случаев это происходит в форме нитратов.
Постановление об охране вод (WPO) устанавливает максимальный предел содержания нитратов в используемой или предназначенной для использования в питьевых целях воды на уровне 25 мг/л. В 2006 году на каждой четвертой станции мониторинга, входящей в Национальную сеть по наблюдению за качеством грунтовых вод, были зарегистрированы концентрации нитратов, превышающие предел WPO. Помимо этого, в 5% пунктов контроля были обнаружены концентрации выше допустимого значения в 40 мг/л, предусмотренного для питьевой воды Постановлением о загрязняющих веществах и компонентах в продуктах питания (FIV). Наиболее высокие уровни загрязнения находятся в сельскохозяйственных районах, где по данным на 2006 год на каждой шестой станции мониторинга отмечалось превышение допустимого значения FIV, а в 60% мест - превышение максимального значения WPO. К числу наиболее загрязненных нитратами территорий относится Центральное Плато, а также некоторые грунтовые водоисточники в кантоне Юра.
После снижения уровней нитратов, которое отмечалось в течение нескольких лет, их уровни в воде снова начали расти в 2003 - 2006 гг., особенно на территориях водосборов в сельскохозяйственных районах. Рост концентраций в основном фиксируется на станциях наблюдения, которые расположены в районах, где доминирует пахотное фермерское земледелие, разводится крупный рогатый скот и развито пастбищное животноводство. В этих местах рост уровней нитратов составляет от 2 до 3 мг/л. Однако на незаселенных территориях, покрытых лесами, никакого существенного увеличения уровней нитратов обнаружено не было.
Причины нового роста концентраций нитратов не вполне ясны. Скорее всего, они кроются как в практике ведения сельского хозяйства, так и в климатических и гидрологических условиях. После того, как в начале 1990-х гг. было отмечено явное снижение чрезмерно высоких уровней нитратов в сельском хозяйстве, дальнейшего их сокращения не произошло, скорее наоборот: начиная примерно с 2000 года, наблюдается их некоторый рост. На это отчасти повлияло и изменение федерального законодательства в области землепользования, в результате чего возросли площади пахотных земель, оставляемых под паром в зимний период, когда отмечаются наиболее высокие показатели вымывания нитратов из почвы. Аномальные климатические явления последних лет также сыграли определенную роль в интенсификации процессов переноса нитратов из земли в грунтовые воды. Сильная засуха 2003 года и дефицит осадков, отмечавшийся в течение ряда последующих лет, способствовали тому, что нитраты накапливались в земле и вымывались в больших количествах. Однако то, насколько климатические факторы могут оказывать влияние на концентрации нитратов в грунтовых водах, зависит от содержания избыточного азота в почве, и, прежде всего от количества удобрений и типа выращиваемых сельско- хозяйственных культур.
В соответствии с принятым несколько лет назад планом по сокращению уровней нитратов федеральные власти намечают добиться снижения их концентраций менее 25 мг/л во всех грунтовых водах, а также источниках, скважинах и колодцах, используемых для питьевых нужд. Однако после первоначальных успехов началось движение вспять, о чем говорят самые свежие данные. Кроме того, на положение дел с нитратами негативно влияет ряд экономических факторов. Сокращение в глобальном масштабе пригодных для обработки земель, быстро повышающийся спрос на агро- и биотопливо, а также снижение цен из-за ослабления таможенных ограничений способствуют росту объемов сельскохозяйственного производства в Швейцарии, что невозможно без интенсивного использования широкого арсенала современных химических средств.
С целью улучшения состояния загрязненных нитратами подземных водоисточников на региональном и местном уровнях был выработан ряд мер, основывающихся на статье 62(a) Закона об охране вод. Эти меры в основном направлены на сокращение использования веществ, которые могут образовывать и выделять нитраты. Эти вещества применяются на многих водосборных территориях в кантонах Ааргау, Фрибур, Невшатель, Шаффгаузен, Золотурн, Во и Цюрих. Федеральные власти поддерживают эти действия, полагая, что они повлияют на снижение уровней нитратов в источниках питьевой воды, в основном на территориях с преимущественным развитием аграрного сектора. В этих районах фермеры также получают финансовую компенсацию за снижение урожайности в связи с отказом от активного использования удобрений и других химических средств.
Успех такого подхода к решению проблемы нитратов виден на примере водосбора в населенном пункте Воленшвиль в кантоне Ааргау, площадь которого превышает 100 га. Если в 1996 году максимальные уровни нитратов достигали там 53 мг/л, то к 2003 году они впервые за несколько десятилетий опустились ниже критического значения в 25 мг/л. Хотя за последние годы уровни снова незначительно выросли почти до 28 мг/л, что, скорее всего, является следствием неблагоприятных погодных условий, это никоим образом не умаляет значения достигнутого прогресса. Среди мер, повлиявших на оздоровление ситуации в Воленшвиле, следует назвать ограничения по использованию пахотных земель, удобрений и выращиванию свиней на выгуле. В связи с полученными впечатляющими результатами федеральные власти собираются в дальнейшем распространять подобный положительный опыт на другие кантоны.
Углеводороды находят повсюду
Летучие органические соединения - это собирательный термин, объединяющий большое количество летучих органических веществ различных видов, которые оказывают разнообразное негативное воздействие на окружающую среду и на здоровье человека. В эту категорию входят дизельные и топочные масла, смазочные материалы, промышленные, технические и бытовые растворители и т.п. Все эти продукты используются в огромных количествах: только в одной Швейцарии ежегодно потребляется около 12 млн. т нефтепродуктов. Летучие органические соединения также применяются в качестве реагентов и наполнителей в химической промышленности. Остаточные количества этих веществ попадают в природную среду, а поскольку они используются в очень больших количествах, то и нагрузка возникает весьма значительная.
Как правило, степень загрязнения грунтовых вод летучими органическими соединениями отражает уровень плотности населения. Чем больше населенных пунктов и чем большее количество автомобилей имеется на данной территории, тем большая вероятность найти следы этих веществ в подземных слоях. На тех водосборных территориях, где преобладает жилая застройка и объекты транспортной инфраструктуры, обнаруживаются концентрации летучих органических соединений, превышающие нормативные значения. На основании последних данных, которые приводит Национальная сеть по наблюдению за качеством грунтовых вод, видно, что на каждой пятой станции мониторинга хотя бы раз в год отмечались концентрации, не соответствующие предельному значению WPO в 1 мкг/л. Федеральное управление по вопросам окружающей среды (FOEN) обнаружило следы летучих органических соединений более чем в местах контроля за качеством воды. В среднем по всей стране примерно в 7% исследованных мест были найдены повышенные концентрации, а в каждом третьем случае были зарегистрированы следовые количества летучих органических веществ.
Особые проблемы в плане охраны грунтовых вод представляют летучие галогенизированные углеводороды. Эти химические соединения с трудом подвергаются процессу биохимического разложения и поэтому обычно сохраняются в объектах окружающей среды в течение очень долгого времени. Поскольку их удельная масса выше удельной массы воды, то они способны накапливаться на подстилающем слое подземных водоносных горизонтов, продолжая загрязнять их через десятки лет после первоначальной инфильтрации. При поступлении в организм с пищей летучие галогенизированные углеводороды депонируют в жировые ткани, часто вызывая токсические и предположительно канцерогенные эффекты, а также гормональные нарушения в высших организмах.
К числу наиболее часто встречаемых в грунтовых водах летучих галогенизированных углеводородов относятся трихлорэтилен и тетрахлорэтилен. Ранее эти вещества тоннами поступали в природную среду в виде растворителей и чистящих средств. Довольно часто причиной серьезного загрязнения грунтовых водоисточников этими соединениями являются отходы с территорий уже более не работающих металлообрабатывающих и машиностроительных предприятий, химчисток, скотобоен и проч. Уже давно назрела необходимость прекратить работу целого ряда скважин и колодцев по всей стране, либо выполнить полный объем дорогостоящих оздоровительных мероприятий с тем, чтобы уровни загрязнения не превышали предел WPO в 1 мкг/л по каждому отдельному соединению. Благодаря предпринимаемым с конца 1980-х гг. усилиям, применение летучих галогенизированных углеводородов в промышленности и быту существенно сократилась. Однако из-за их высокой устойчивости во внешней среде и возникновению разнообразных побочных продуктов распада эти соединения могут еще в течение многих десятилетий проникать в подземные водоносные пласты с зараженных мест. Согласно оценкам Национальной сети по наблюдению за качеством грунтовых вод, на густозаселенных территориях и в местах с интенсивными транспортными потоками на каждой пятой станции мониторинга регистрируются концентрации, превышающие нормативные значения WPO. В общем ситуация не дает повода к серьезному беспокойству, однако ее нельзя назвать полностью благополучной. Во многих местах необходимо контролировать уровни углеводородных соединений, а кое-где незамедлительно приступить к выполнению комплексных очистных работ.
Остаточные количества лекарственных препаратов попадают в грунтовые воды через реки
По оценкам, в Швейцарии используется в повседневной медицинской практике около 3000 различных компонентов лекарственных средств. Из этого количества 95% рыночных продаж приходится на 50 фармацевтических препаратов. Как показывают результаты мониторинга, остаточные количества этих препаратов попадают в грунтовые водоисточники, причем главным образом в те из них, питание которых в значительной мере составляет инфильтрат речной воды, содержащей очищенные сточные воды. В некоторых случаях попадание следов лекарственных средств в грунтовые воды происходит из-за утечек в канализационных сетях.
Проверка 80 медицинских препаратов и их продуктов распада показала, что в подземных водах обнаруживается всего 10 активных соединений. Среди этих препаратов оказалось 6 антибиотиков, 2 контрастных вещества, применяемых при проведении рентгенологических исследований, одно лекарство против эпилепсии, а также продукт распада антигиперлипидного средства. На каждой четвертой станции контроля были обнаружены следы лекарственных препаратов. По сообщению Федерального управления по вопросам окружающей среды, типичные уровни препаратов колебались от 0,01 до 0,02 мкг/л. Концентрации выше 0,1 мкг/л были обнаружены лишь в исключительных случаях.
Нужно отметить, что даже самые высокие из зарегистрированных концентраций гораздо ниже самых малых терапевтических доз. На основании имеющихся научных данных доказано, что употребление такой грунтовой воды для питьевых целей не представляет никакой опасности для здоровья человека. Несмотря на это, присутствие в воде микрозагрязнителей такого рода нежелательно и противоречит положениям Закона об охране вод. Так как подавляющее большинство остаточных количеств лекарственных препаратов поступает с речной водой, то единственным действенным способом устранения загрязнения подземных водоисточников является повсеместное снижение уровней этих веществ в поверхностных водоемах. Прежде всего, необходимо осуществлять реконструкцию очистных сооружений, вводя в строй мощности по третичной очистке стоков. Помимо этого, следует выработать эффективные ограничительные меры, которые позволили бы свести к минимуму поступление остаточных количеств лекарственных средств в водные объекты.
Официальная публикация Департамента по охране окружающей среды, транспорта, энергетики и связи Швейцарии (Departement fur Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, UVEK), Федерального ведомства по охране окружающей среды (Das Bundesamt fur Umwelt, BAFU) и Национальной сети по наблюдению за качеством грунтовых вод (Nationales Netz zur Qualitatsbeobachtung des Grundwassers - NAQUA).
Журнал «Вода Magazine», №11 (27), 2009 г.
