Особенности формирования подземных вод основных эксплуатируемых водоносных горизонтов Санкт-Петербурга и окрестностей по данным о химическом и изотопном составе

  • Наталия Анатольевна Виноград Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9 https://orcid.org/0000-0002-6730-5453
  • Игорь Владимирович Токарев Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9 https://orcid.org/0000-0003-1095-0731
  • Татьяна Александровна Строганова Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

Аннотация

Основные горизонты, эксплуатируемые для водоснабжения в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, содержат воды, минерализация и компонентный состав которых значительно меняются по мере удаления от современных областей питания, а также в зависимости от состава вмещающих пород. Опробованы воды четвертичных, девонских, ордовикского и кембро-ордовикского горизонтов, а также вендского водоносного комплекса. При малой минерализации обычно отмечается гидрокарбонатный кальциево-магниевый состав воды, при ее увеличении свыше 400–600 мг/дм3 в анионном составе начинают преобладать хлориды, а в катионном – натрий. В некоторых случаях маломинерализованные воды содержат существенные количества железа, что позволяет отнести их к минеральным. Региональной особенностью является локальное превышение активностей природных радионуклидов над уровнями вмешательства, иногда существенное. Для идентификации условий формирования использованы данные по изотопному составу (содержаниям дейтерия и кислорода-18) подземных вод. Наибольшее разнообразие изотопных составов демонстрируют воды вендского комплекса. На Карельском перешейке комплекс содержит современные воды (на что дополнительно указывает тритий). При движении к югу в направлении увеличения минерализации изотопный состав воды в вендском комплексе облегчается, вплоть до появления вод с явными признаками криогенной метаморфизации. Легкие изотопные составы объясняются формированием подземных вод в холодный климатический период, который закончился на данной территории не менее 12 тысяч лет назад. Изменения изотопного состава и химизма вод вендского комплекса синхронны увеличению их возраста при удалении от области питания, откуда следует, что в естественных условиях отсутствует площадное питание комплекса вне области его выхода на дневную поверхность или под чехол проницаемых четвертичных отложений. В плане управления водопользованием это означает, что его эксплуатационные ресурсы в зоне, где минерализация превышает 0,7–1,0 г/дм3 должны рассчитываться только исходя из возможного бокового притока.

Ключевые слова:

водоносный горизонт, формирование состава подземных вод, химический и изотопный состав

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
 

Литература

Литература

Блютген, И., 1972. География климатов. Т. 1. Мир, Москва.

Блютген, И., 1973. География климатов. Т. 2. Мир, Москва.

Брезгунов, В. С., Нечаев, В. В., Ерохин, В. С., Есиков, А. Д., Черникова, Н. С., Якимова, Т. В., 1979. Изучение распределения стабильных изотопов водорода и кислорода в бассейне озера Иссык-Куль в связи с особенностями влагооборота в Иссык-Кульской котловине, в: Изотопные исследования природных вод. Наука, Москва, 61–69.

Воронов, А. Н., Виноград, Н. А., 2006. Гдовский водоносный горизонт — источник пресных, минеральных и промышленных вод. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия: Геология. География 7(4), 88–96.

Воронюк, Г. Ю., Бородулина, Г. С, Крайнюкова, И. А., Токарев, И. В., 2016. Водообмен в краевых частях Балтийского щита и прилегающих артезианских бассейнах по изотопным и химическим данным (научные и прикладные аспекты). Карельский перешеек. Труды Карельского научного центра. Серия: Лимнология 9, 46–56.

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Водоснабжение. Структура водоснабжения. http://www.vodokanal.spb.ru/vodosnabzhenie/struktura_vodosnabzheniya/ (дата обращения: 01.10.2019).

Каюкова, Е. П., 2018. Дудергофские источники (у Вороньей горы), в: Памяти А. Н. Воронова / Каюкова Е. П. (под ред.). ВВМ, Санкт-Петербург, 99–109.

Куликов, Г. В., Жевлаков, А. В., Бондаренко, С. С., 1991. Минеральные лечебные воды СССР. Недра, Москва.

Редкие типы минеральных вод Среднерусского артезианского бассейна, 2013 / Коротков, А. И., Потапов, А. А., Румынин, В. Г. (под ред.). Наука, Санкт-Петербург.

Токарев, И. В., Шварц, А. А., Боровицкая, Е. Ю., 2013. Экологические проблемы эксплуатации подземных вод Карельского перешейка. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле 7(2), 21–31. http://elibrary.ru/item.asp?id=19115678

Ферронский, В. И., Поляков, В. А., 2009. Изотопия гидросферы Земли. Научный мир, Москва.

Шварц, А. А., 2005. Химический состав подземных вод Санкт-Петербургского региона в свете новых требований к качеству питьевой воды. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле 7 (1), 85–93.

Шебеста, Е. А., 2012. Отчет о результатах работ по объекту «Оценка состояния месторождений подземных вод для питьевого водоснабжения населения и обеспечения водой объектов промышленности с целью приведения их запасов в соответствие с действующим законодательством и нормативными правовыми документами на территории Ленинградской, Псковской, Новгородской, Калининградской областей и г. Санкт-Петербурга». АО «Северо-Западное ПГО», № 28245.

Экологический портал Санкт-Петербурга. http://www.infoeco.ru/index.php?id=3033 (дата обращения: 01.10.2018).

Яхнин, Э. Я., Томилин, А. М., Шелемотов, А. С., 2005. Оценка качества и химический состав подземных вод дочетвертичных отложений Ленинградской области. Разведка и охрана недр 5, 42–49.

Babre, A., Kalvāns, A., Popovs, K., Retiķe, I., Dēliņa, A., Vaikmäe, R., Martma, T., 2016. Pleistocene age paleogroundwater inferred from water-stable isotope values in the central part of the Baltic Artesian Basin. Isotopes Environ. Health Studies 52, 706–725.

IAEA, 2007а. Information Sheet on the new International Measurement Standards VSMOW2 and SLAP2. URL: http://www-naweb.iaea.org/NAALIHL/docs/ref_mat/InfoSheet-VSMOW2-SLAP2.pdf (дата обращения: 01.12.2018).

IAEA, 2007б. Reference Sheet for Reference Material GISP. URL: https://nucleus.iaea.org/rpst/documents/rs_gisp.pdf (дата обращения: 01.10.2018).

Kalm, V., 2013. Ice-flow pattern and extent of the last Scandinavian Ice Sheet southeast of the Baltic Sea. Quaternary Science Review 44, 51–59.

Lacelle, D., 2011. On the δ18O, δD and D-excess relation in meteoric precipitation and during equilibrium freezing: theoretical approach and field examples. Permafrost and Periglac. Process 22, 13–25. https://doi.org/10.1002/ppp.712

Marion, G. M., Farren, R. E., Komrowski, A. J., 1999. Alternative pathways for seawater freezing. Cold Regions Science and Technology 29, 259–266.

Mokrik, R., Mažeika, J., 2002. Palaeohydrogeological reconstruction of groundwater recharge during Late Weichselian in the Baltic basin. Geologija 39, 49–57.

Rosentau, A., Vassiljev, J., Hang, T., Saarse, L., Kalm, V., 2009. Development of the Baltic Ice Lake in eastern Baltic. Quanternary International 206, 16–23.

Sterckx, A., Lemieux, J. M., Vaikmäe, R., 2018. Assessment of paleo-recharge under the Fennoscandian Ice Sheet and its impact on regional groundwater flow in the northern Baltic Artesian Basin using a numerical model. J. Hydrogeology 26(8), 2793–2810. https://doi.org/10.1007/s10040-018–1838–9

USGS, 2014а. United States Geological Survey. Reston Stable Isotope Laboratory. Report of Stable Isotopic Composition Reference Material USGS45. URL: https://isotopes.usgs.gov/lab/referencematerials/USGS45.pdf (дата обращения: 01.10.2018).

USGS, 2014б. United States Geological Survey. Reston Stable Isotope Laboratory. Report of Stable Isotopic Composition Reference Material USGS46. URL: https://isotopes.usgs.gov/lab/referencematerials/USGS46.pdf (дата обращения: 01.10.2018).

Voronov, A. N., Vinograd, N. A., 2009. The Lower-Kotlin aquifer as a source of mineral therapeutic waters for St. Petersburg. Environmental Earth Sciences 59 (1), 15–20.


References

Babre, A., Kalvāns, A., Popovs, K., Retiķe, I., Dēliņa, A., Vaikmäe, R., Martma, T., 2016. Pleistocene age paleogroundwater inferred from water-stable isotope values in the central part of the Baltic Artesian Basin. Isotopes Environ. Health Studies 52, 706–725.

Bliutgen, I., 1972. Climate geography. T. 1. Mir Publ., Moscow. (In Russian)

Bliutgen, I., 1973. Climate geography. T. 2. Mir Publ., Moscow. (In Russian)

Brezgunov, V. S., Nechaev, V. V., Erokhin, V. S., Esikov, A. D., Chernikova, N. S., Iakimova, T. V., 1979. Studying the distribution of stable hydrogen isotopes and oxygen in the basin of Lake Issyk-Kul in connection with the peculiarities of moisture circulation in the Issyk-Kul basin. In: Izotopnye issledovaniia prirodnykh vod. Nauka Publ., Moscow, p. 61–69. (In Russian)

Ecological portal of St. Petersburg. URL: http://www.infoeco.ru/index.php?id=3033 (date accessed: 01.10.2018). (In Russian)

Ferronskii, V. I., Poliakov, V. A., 2009. Isotopy of the Earth’s hydrosphere. Nauchnyi mir Publ., Moscow. (In Russian)

IAEA, 2007а. Information Sheet on the new International Measurement Standards VSMOW2 and SLAP2. URL: http://www-naweb.iaea.org/NAALIHL/docs/ref_mat/InfoSheet-VSMOW2-SLAP2.pdf (date accessed: 01.12.2018).

IAEA, 2007б. Reference Sheet for Reference Material GISP. URL: https://nucleus.iaea.org/rpst/documents/rs_gisp.pdf (date accessed: 01.10.2018).

Iakhnin, E. Ia., Tomilin, A. M., Shelemotov, A. S., 2005. Quality assessment and chemical composition of groundwater in pre-Quaternary sediments of the Leningrad Region Razvedka i okhrana nedr, 5, 42–49. (In Russian)

Kayukova, E. P., 2018. Duderhof springs (near Voronia Gora), in: In memory of A. N. Voronov / Kayukova, E. P. (Ed.). VVM Publ., St. Petersburg, 99–109. (In Russian)

Kalm, V., 2013. Ice-flow pattern and extent of the last Scandinavian Ice Sheet southeast of the Baltic Sea. Quaternary Science Review 44, 51–59.

Kulikov, G. V., Zhevlakov, A. V., Bondarenko, S. S., 1991. Mineral healing waters of the USSR. Nedra Publ.,Moscow. (In Russian)

Lacelle, D., 2011. On the δ18O, δD and D-excess relation in meteoric precipitation and during equilibrium freezing: theoretical approach and field examples. Permafrost and Periglac. Process 22, 13–25. https://doi.org/10.1002/ppp.712

Marion, G. M., Farren, R. E., Komrowski, A. J., 1999. Alternative pathways for seawater freezing. Cold Regions Science and Technology 29, 259–266.

Mokrik, R., Mažeika, J., 2002. Palaeohydrogeological reconstruction of groundwater recharge during Late Weichselian in the Baltic basin. Geologiia 39, 49–57.

Rare types of mineral waters of the Central Russian artesian basin, 2013 / Korotkov, A. I., Potapov, A. A., Rumynin, V. G. (Eds). Nauka Publ., St. Petersburg (In Russian)

Rosentau, A., Vassiljev, J., Hang, T., Saarse, L., Kalm, V., 2009. Development of the Baltic Ice Lake in eastern Baltic. Quanternary International 206, 16–23.

Shebesta, E. A., 2012. Report on the results of work on the object “Assessment of the status of groundwater deposits for drinking water supply to the population and providing water to industrial facilities in order to bring their stocks in line with applicable law and regulatory documents on the territory of Leningrad, Pskov, Novgorod, Kaliningrad regions and the city of St. Petersburg”. Repository of the Northwestern Geological Production Association” (Severo-Zapadnoe PGO), no. 28245. (In Russian)

Shvarts, A. A., 2005. The chemical composition of groundwater in the St. Petersburg region in the light of new requirements for the quality of drinking water. Vestnik of Saint Petersburg University. Seriia: Nauki o Zemle 7(1), 85–93. (In Russian)

State Unitary Enterprise «Vodokanal of St. Petersburg». Water supply. Water supply structure. URL: http://www.vodokanal.spb.ru/vodosnabzhenie/struktura_vodosnabzheniya (date accessed: 01.10.2019). (In Russian)

Sterckx, A., Lemieux, J. M., Vaikmäe, R., 2018. Assessment of paleo-recharge under the Fennoscandian Ice Sheet and its impact on regional groundwater flow in the northern Baltic Artesian Basin using a numerical model. J. Hydrogeology 26 (8), 2793–2810. https://doi.org/10.1007/s10040-018-1838-9

Tokarev, I. V., Shvarts, A. A., Borovitskaia, E. Iu., 2013. Environmental problems of groundwater exploitation of the Karelian Isthmus. Vestnik of Saint Petersburg University. Seriia: Nauki o Zemle 7 (2), 21–31. (In Russian)

USGS, 2014а. United States Geological Survey. Reston Stable Isotope Laboratory. Report of Stable Isotopic Composition Reference Material USGS45. URL: https://isotopes.usgs.gov/lab/referencematerials/USGS45.pdf (date accessed: 01.10.2018).

USGS, 2014б. United States Geological Survey. Reston Stable Isotope Laboratory. Report of Stable Isotopic Composition Reference Material USGS46. URL: https://isotopes.usgs.gov/lab/referencematerials/USGS46.pdf (date accessed: 01.10.2018).

Voroniuk, G. Iu., Borodulina, G. S, Krainiukova, I. A., Tokarev, I. V., 2016. Water exchange in the marginal parts of the Baltic Shield and adjacent artesian basins according to isotopic and chemical data (scientific and applied aspects). Karel’skii peresheek. Trudy Karel’skogo nauchnogo tsentra. Seriia: Limnologiia 9, 46–56. (In Russian)

Voronov, A. N., Vinograd, N. A., 2009. The Lower-Kotlin aquifer as a source of mineral therapeutic waters for St. Petersburg. Environmental Earth Sciences 59 (1), 15–20.

Voronov, A. N., Vinograd, N. A., 2006. The Gdov aquifer is a source of fresh, mineral, and industrial waters. Vestnik of Saint Petersburg University. Seriia: Geologiia. Geografiia 7(4), 88–96. (In Russian)

Опубликован
2019-11-29
Как цитировать
Виноград, Н. А., Токарев, И. В. и Строганова, Т. А. (2019) «Особенности формирования подземных вод основных эксплуатируемых водоносных горизонтов Санкт-Петербурга и окрестностей по данным о химическом и изотопном составе», Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 64(4). doi: 10.21638/spbu07.2019.405.
Раздел
Статьи