Мониторинг на качеството и количеството подпочвени води в долини със земеделски зони и населени места

Обикновено под понятието водни ресурси се има предвид количеството вода, която се намира на повърхността на земята – реки, езера и язовири, като значението на подпочвените води често бива пренебрегвано. Подпочвените води обаче играят съществена роля в хидроложкия цикъл на водата. Част от водата, попаднала върху земната повърхност под формата на дъжд или сняг, попива в почвата и не се оттича към реките. Една част от попилата в почвата вода се поглъща от растенията, а останалото количество пропива надолу до скалните пластове, разположени дълбоко под почвения слой. Структурно някои скали съдържат големи пукнатини, отвори или миниатюрни въздушни пространства, които пропускат водата, формирайки водоносни пластове. Водата, вследствие на гравитацията, запълва по естествен начин тези водоносни пластове в посока отдолу нагоре.

На дъното на водоносния пласт се формира т.нар. водонаситена зона. В горната част на водоносния пласт кухините на скалите са запълнени както с вода, така и с въздух, формирайки „неводонаситена зона”. Границата, от която водоносният пласт се променя от неводонаситен във водонаситен, се означава като „ниво на подпочвените води”.

Водата във водоносния пласт не е неподвижна. Тя се движи през пространствата и пукнатините в скалата, притегляна от гравитацията и под натиска на водата над и под нея.

Движението на подземната вода през водоносния пласт и преминаването й през скалите има пречистващ ефект и спомага за отстраняването на съдържащите се в нея примеси и за нейното филтриране. На практика подпочвените води са много по-чисти от повърхностните, поради което при използването им е необходимо много малко или никакво допълнително филтриране.

Възможни източници на замърсяване
Водоносните пластове, разположени в близост или непосредствено на повърхността, са по-податливи на замърсяване или физическо увреждане. Това може да засегне както качеството на подпочвените води, така и техния отток. Оттокът на тези води е много по-бавен в сравнение с този на повърхностните, като колкото по-дълбоко се намират те във водоносния пласт, съответно толкова по-бавно се движат. Това е сред причините при замърсяване на подземните води и достигане на замърсяването до дълбокия водоносен пласт вероятността водата да остане замърсена за много дълъг период от време, да е значителна. Което съответно може да доведе до влошаване на качеството на водите, използвани за питейно-битови цели, чийто източник са подземни водоизточници, или да увреди чувствително реки и екосистеми, зависещи от подземните води.

Интензивното разрастване на земеделските райони, увеличаването на заселените зони, както и модификацията на консумираните продукти, създават сериозни предпоставки за замърсяване на водите, особено на подпочвените с химични вещества, нитрати и т.н. За да може да се възстанови равновесието, е нужно наличието на техническо изследване и методи за оценка и откриване на източниците на замърсяване, както и за тяхното въздействие върху подпочвената вода. На базата на тези оценки се изготвят прогнози и нормативна база.

Като важен момент от адекватното и своевременно решаване на проблемите, свързани със замърсяването, се определя добрата информираност на обществото относно проблемите със замърсяването на водите, както и познаването на хидрологичния цикъл. В световен мащаб, много райони и територии, използвани за селскостопански цели, граничат с урбанизирани зони. Немалко градове с население от 10 000 до 20 000 души са разположени в центъра на плодородни земи. Има много случаи, в които важни земеделски райони граничат с големи по площ урбанизирани територии. Във всички тези зони е необходим мониторинг и на качеството, и количеството подпочвени води.

В случаите, когато са налице високи нива на замърсители във водоемите, е необходимо да се приложи методология за мониторинг на количеството вода и следене нивата на разтворени замърсяващи вещества. Целта на изследването е да се получи достатъчно информация за местния хидрологичен цикъл, както и за някои природни параметри. По този начин може да се постигне по-адекватно управление на подпочвените води от оторизираните местни организации. В тази мониторингова мрежа могат да се включат и надземните водни ресурси, с някои допълнения към метода.

Като основни цели на контрола се определят изграждането и използването на инструмент за оценка на количеството и качеството на водата в мрежата на мониторинга; идентификация и контрол на източниците на замърсяване; анализ на превантивните методи и възможните решения на проблемите; получаване на информация за подпочвените води в хидрологичния цикъл. Необходимо е също заснемане на местната първична геология и хидрогеология в определен мащаб, което се използва за изходни данни на проучванията.

Причини за замърсяване могат да бъдат и пропуски в защитата при сондиране особено в първия слой на земната кора, замърсен от септичните ями, селските торища, използваните за отточни води стари водоеми и утечките, предизвикани от авариите на градската канализация. Друга възможна причина може да е и недооценяването на качеството на водата от местните хидрогеолози и неправилното й съхраняване, в неподходящи хранилища за водоснабдяване и напояване.

Специфични цели на мониторинга
Една от целите е да се създаде базова методология за контрол и управление при установяване на замърсяване с нитрати в малки и средни населени места, които се захранват от подпочвени води.

Други цели са наблюдение на разпространението  на нитрати; наблюдение на нивата на хлориди в хидросистемата; геологично изследване на хидросистемата в дълбочина и структура.

Сред методите и използваните материали са сортиране на данните в оторизираните органи за контрол, изучаване на профилите на земната повърхност и на местните тектоники, класифициране и съпоставяне на информацията, получена от местни сондажни фирми и данните от използваемите водоеми както в населените места, така и в земеделските райони. Други използвани способи са реализиране на повърхностна геофизика (вертикални електросондажи) в удобни места за потвърждаване на структурата и приблизителната дебелина на сухия геоложки слой, географско заснемане на водоемите на повърхността и тяхното сателитно позициониране посредством GPS, анализ на водни проби за нивата на нитрати и други замърсители.

За да представим съвременните технологични достижения и тенденции, които се прилагат за мониторинг на качеството и количеството подпочвени води в долини със земеделски зони и населени места, представяме експертния коментар на специалисти от водещи компании от областта, които коментираха последните новости и ни предоставиха информация за предлаганите от тях продукти. В настоящия брой публикуваме получените коментари, подредени по азбучен ред.

Интензивно се развиват методи и апарати за анализ на качеството на водите в реално време
Съвременните тенденции в технологичното развитие и техните резултати се диктуват от съвременните изисквания към мониторинга на количеството и качеството на подпочвените води. Едно основно изискване, добиващо все по-голяма тежест, е непрекъснатостта на мониторинга. Макар нормативната уредба да предвижда в повечето случаи периодичен мониторинг, динамиката на индустриализацията, производствените изисквания за качество и, не на последно място, опасностите от внезапни негативни промени в околната среда все повече налагат необходимостта от непрекъснато наблюдение на качествените показатели. В тази връзка интензивно се развиват методи и апарати за анализ на качеството на водите в реално време.

Дистанционно управление на мониторинга
С необходимостта от непрекъснат мониторинг са свързани и изискванията за автоматично получаване на данните, регистрация и съхранение на голямо количество данни за различни периоди (от дни до години) и/или възможност за дистанционно управление на мониторинга и трансфер на данните към различни компютърни мрежи и системи използващи многообразни интерфейси.

Разширяващата се нужда от непрекъснат мониторинг на количеството и качеството на подземните води изисква аналитично и измервателно оборудване, което да бъде лесно за експлоатация от крайния потребител, както и да бъде лесно за монтаж и интегриране в съществуващи и новоизграждани водоизточници и водопроводни системи. Един пример за такава технология е ултразвуковата за непосредствено измерване на дебита на водата в тръба. Друг пример е нарастващата популярност на апарати за измерване със сонди, изискващи само отвор в съществуваща тръба (измерване на дебита с електромагнитна сонда, измерване на плътност с ултразвукова сонда и др.).

Съвременно оборудване за мониторинг и измерване на води
Метаскил предлага почти всичко, необходимо за мониторинг на подземните води при водоизточници (кладенци, сондажи, помпени станции), за използване в мониторингови сондажи за контрол на подпочвените води, за измервания, свързани с управление на водните потоци при тяхното потребление – индустриално, аграрно, питейно.

За измерване на дебит, плътност, съдържание на суспендирани вещества предлагаме ултразвукови и електромагнитни уреди, интелигентни хидростатични сензори за измерване на ниво, електрохимични и спектрални анализатори (ултравиолетов и видим спектър) за анализ на качеството на водите, на съдържанието на метали (арсен, олово, селен и много други), химически елементи и съединения като хлор, сероводород, кислород и др., както и на показатели като БПК, ХПК и др.
д-р инж. Тодор Влаев, р-л проекти, Метаскил

Съвременните технологии позволяват автоматично пробонабиране, обработка, съхранение, трансфер и анализ на данни в реално време

Законодателството в областта на мониторинга на подпочвените води се базира на Директива 2000/60/ЕО и на съответстващите й български законодателни актове: Закон за водите, Наредба № 1/11.04.2011 г. за мониторинг на водите, Наредба № 1/10.10.2007 г. за проучване, ползване и опазване на подземните води и Наредба № 2/13.09.2007 за опазване на водите от замърсяване с нитрати от земеделски източници.

Мониторингът на подпочвени води се осъществява в посока на количествени и качествени показатели. На територията на страната най-следени са количествените показатели – динамика на ниво, посока на движение, дебит.

Необходим е качествен и количествен анализ на подземните води
Поради голямата разновидност и обем на източниците на замърсяване (земеделски дейности, населени места без канализация, депа за отпадъци и др.), за подземните водни тела има вероятност от попадане в състояние на риск. Поради тази причина освен количествения анализ на подземни води, обект на мониторинг трябва да бъдат и редица качествени параметри. В долините със земеделски зони e важно да се следят стойностите на амоняк, фосфат, нитрати, нитрити, азотен диоксид, както и някои важни тежки метали: желязо, мед, цинк, хром, олово и др. От значение е проследяването и на физико-химичните параметри на водата: температура, pH, електропроводимост, процентно насищане с въздух и разтворен кислород.

Технологията за мониторинг на подземни води е близка до тази за мониторинг на повърхностни води, което дава големи възможности за автоматично пробонабиране, непрекъснато наблюдение и контрол на количествени и качествени параметри, и възможност за натрупване, обработка и предаване на данни в реално време. В случай на отчитане на стойности над нормата се сигнализира до съответната лаборатория за извършване на прецизен анализ в лабораторни условия.

Мрежи за мониторинг на води
Орион Инвайърмент има солиден опит в изграждането на мрежи за мониторинг на води. През 2007 г. бе реализиран проект за изграждане на Мрежа за интегрирано управление на трансграничните подземни води между България и Румъния в Добруджанския регион, финансиран по Програма ФАР. Бяха изградени 47 станции за мониторинг на подземни води, оборудвани с анализатори за количествени параметри. През 2009 г. беше реализиран друг важен проект по Програма ФАР, за разширяване на Мрежата за мониторинг на повърхностни води, с изградени 23 автоматични станции за мониторинг на качествени и количествени параметри на повърхностни води, както и метеорологични параметри на атмосферния въздух.

Авторски софтуер за различни приложения
Орион Инвайърмент проектира, доставя, поддържа фиксирани и мобилни станции за постоянен мониторинг на води, пробонабиращи сондажи и помпи, електроника, комуникации и софтуер по най-модерна и иновативна технология. Aвторският софтуер, с който разполага фирмата, предоставя широки възможности за обработка, съхранение, трансфер и анализ на данни в реално време. Възможни приложения са: статистически анализ, ранно предизвестяване при аварийни ситуации, проследяване на тенденции по параметри чрез генерирани таблици, доклади и графици и др.
Десислава Димитрова, управител на Орион Инвайърмент

Мониторингът на подпочвените води и използваните технически средства отговарят на последните техно-логични достижения в областта на екологичното законодателство

Редът и начинът за планиране и извършване на мониторинг на подпочвени води е определен в наредба № 1 за мониторинг на водите (ДВ, бр. 34 от 29.04.2011 г.). Същият включва измервания, наблюдения и оценки за състоянието на водите. Качественото им охарактеризиране се доказва с представяне на аналитични резултати, генерирани от акредитирани лаборатории.

СЖС България разполага със собствен лабораторен комплекс, акредитиран съгласно ISO 17025 за пробовземане и извършване на физико-химични и биологични изпитвания не само на водни, но и на газообразни и твърди екологични матрици.

Апарати за анализ на диоксини, фурани и пестициди HRGC/MSD и UPLC/MS/MS
Екологичната лаборатория към комплекса предлага анализ на над 50 групи показатели за води с използването на над 20 аналитични апарата. Техническите средства използвани в лабораторията и в мобилното й звено отговарят на най-съвременните технологични достижения и тенденции в областта на екологичните анализи. Уникалността на лабораторното оборудване и наличието на апаратура без еквивалент в България, като апаратите за анализ на диоксини и фурани HRGC/MSD и UPLC/MS/MS за едновременно определяне на над 300 пестициди правят лабораторията предпочитан и търсен партньор. Широкият обхват на акредитацията и прилагането на съвременни международно признати методи за пробовземане и анализ  като ISO, EN, EPA и др. позволява покриването на почти всички изисквания на българското екологично законодателство. Не на последно място е и екипът от висококвалифицирани специалисти, работещ в услуга на нашите клиенти и партньори.
инж. Борислав Здравков, отдел ""Екология"", СЖС България