ИССЛЕДОВАНИЕ РОДНИКОВ ВО ВРЕМЯ ПОЛЕВОЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

 

Родники (источники) – уникальные природные объекты, имеющие большое научно-практическое, а именно научное, гидрологическое, экологическое, хозяйственное, а также эстетическое значение в жизни человека. Они представляют собой естественные водные объекты в местах выхода на земную поверхность подземных вод. Родники являются истоками рек и ручьев, имеют большое значение в питании поверхностных водных объектов, поддерживают благоприятный водный баланс территории, способствуют сохранению окружающих их биоценозов. Некоторые из них отнесены к водным памятникам природы. Вода некоторых родников обладает целебными свойствами [1, 2, 3]. В связи с этим исследование подобных объектов во время полевой геоэкологической практики приобретает особую актуальность.

Исследование родников проводится после изучения геологического строения, рельефа и гидрогеологических условий территории [4]. Обычно предлагается следующая общая программа геоэкологического изучения родников:

На подготовительном этапе производится сбор имеющейся информации – анализ опубликованных и фондовых материалов по району работ. Особое внимание уделяется изучению картографических источников, отчетов по крупно- и среднемасштабной гидрогеологической и геологической съемке территории. Районом полевой геоэкологической практики был выбран учебный полигон «Атемар». Значительный интерес для изучения родников этого района представляет информация, содержащаяся в архиве ФБУ «Территориальный фонд геологической информации по приволжскому Федеральному  округу».

Полевой период, как один из основных, занимает самый большой по временной отрезок. В этот период производится полевое обследование родников и окружающего их ландшафта, осуществляется отбор проб воды на химический и микробиологический анализ, оценивается качество родниковой воды. При описании родника и окружающего его ландшафта используют следующие сведения:

– местоположение родника (географические координаты объекта, его географическое положение по отношению к ближайшим населенным пунктам, автодорогам, лесным  массивам и т. п.);

– положение в рельефе (положение по отношению к элементам орогидрографической сети, абсолютная высота родника и др.);

– тип питающих родник вод;

– геологические условия (информация о геологических отложениях и условиях их залегания);

– краткая характеристика водоносного горизонта (название водоносного горизонта, водовмещающие горные породы, характер водоупора, химический состав вод водоносного горизонта);

– тип родника;

– характер выхода родниковой воды на земную поверхность;

– дебит родника (определяют время заполнения родниковой водой емкости установленного объема, при этом желательно производить измерения несколько раз);

– физические свойства воды;

– наличие газов в родниковой воде;

– химические свойства воды;

– микробиологические свойства воды (в лабораторных условиях устанавливается бактериальный состав воды по таким микробиологическим показателям как общее число колиморфных бактерий, число термотолерантных колиморфных бактерий, колифагов, общее микробное число);

– радиоактивность воды;

– отложения у выхода родника на земную поверхность (твердый осадок, охра, натеки, налет, а также их цвет);

– каптаж родника;

– источники возможного антропогенного загрязнения родниковой воды;

– другие интересные сведения, связанные с данным родником.

Отбор проб воды осуществляется в соответствии с строго регламентированной процедурой [5]. Основным требованием при отборе воды является чистота бутылки и пробки. Наиболее доступной и удобной емкостью, пригодной при определении большинства химических показателей, является пластиковая бутыль (5 л) из-под пресной питьевой воды. Перед заполнением бутыль нужно промыть отбираемой водой не менее трех раз. Время и условия хранения проб неодинаковы для разных показателей, однако в большинстве случаев рекомендуется хранить пробу в темном месте при температуре 2–5 ºС не более суток. При определении микробиологических показателей используют специальную стеклянную емкость, которая должна быть простерилизована в сушильном шкафу при температуре 160–170 ºС в течение часа или в паровом стерилизаторе при температуре 120 ºС в течение 20 мин. Проба охлаждается до 2–10 ºС и хранится не более 6 часов. При анализе воды на содержание нефтепродуктов требуется отдельная стеклянная емкость, промытая гексаном. Такие показатели как рН, Еh желательно определять на месте отбора проб в связи с их большой неустойчивостью. Растворенные в воде газы (кислород, углекислый газ, сероводород и др.) требуют специальных методов отбора и консервации.

Учебный полигон «Атемар» занимает водораздельное плато верховьев рек Аморда, Тавла, Большая Кша и ближайшие склоны, прилегающие к нему. Основную ландшафтообразующую роль на территории учебного полигона играют верхнеюрские, нижнемеловые, верхнемеловые, палеогеновые и четвертичные отложения [6]. Юрские породы представлены преимущественно песчано-глинистыми образованиями со слоями алевритов и мергелей среднего и верхнего отделов. Нижнемеловые образования залегают на размытых юрских осадках и представлены песками кварцево-глауконитовыми, зеленовато-серыми, разной крупности, глинистыми, с гравием. Выше по геологическому разрезу они сменяются глинами серыми, темно-серыми, в различной степени песчанистыми, с прослоями песков и алевритов. Верхнемеловые отложения слагают водораздельные пространства и часто выходят на дневную поверхность в эрозионных формах. Они представлены преимущественно карбонатными породами (писчий мел) туронского, сантонского, кампанского и маастрихтского возраста. Породы палеогена залегают на верхних участках водораздельного плато. Они представлены опоками, мергелями с прослоями диатомитов, трепелов и глин, а в верхней части мелкими песчаниками.

Рельеф территории возвышенно-равнинный, эрозионно-среднерасчлененный. Максимальные высоты приурочены к водоразделу, протянувшемуся с северо-запада на восток. Имеет абсолютные высоты 300–260 м. Минимальные абсолютные отметки (180–170 м) приурочены к пойме реки Аморда. Водораздельные пространства плоские, имеют небольшие блюдцеобразные и полузамкнутые микропонижения. Денудационные склоны имеют густую овражно-балочную сеть и достаточно глубокую вертикальную расчлененность рельефа. Переход склонов в днища балок, как правило резкий. Глубина эрозионного вреза уменьшается от вершин к устьям балок и оврагов. Склоны имеют различную крутизну, преобладают пологопокатые склоны. Современные процессы водной эрозии наиболее сильно развиты на покатых и крутых, не покрытых растительностью склонах [7]. В рельефе четко прослеживается долина р. Аморда.

На территории исследования выделяют следующие водоносные горизонты  и комплексы [8]:

– водоносный средне-четвертично-современный аллювиальный горизонт (аQ_II—IV);

– водоупорный локально-слабоводоносный среднечетвертично-современный элювиально-делювиальный горизонт (edQ_II—IV);

– водоносный, локально-слабоводоносный верхнемеловой терригенно-карбонатный комплекс (К₂);

– слабоводоносный альбский терригенный комплекс (К_1а1);

– водоупорный локально-слабоводоносный неоком-аптский теригенный комплекс (К_1nc-а);

– водоупорный локально-слабоводоносный бат-келловейский теригенный комплекс (J_2bt—k);

– водоупорный байосский террогенный горизонт (J_2b);

– водоносный средне-верхнекаменноугольный карбонатный горизонт (С_2-3).

На территории учебного полигона «Атемар» расположено несколько  родников. Наиболее известные из них:

– родник, расположенный в 1,3 км севернее бывшей церкви с. Скрябино. Водовмещающие породы – карбонатные породы К_2ср-mt. Вода по химическому составу гидрокарбонатно-натривая;

– родник, расположенный в 0,1 км восточнее западной окраины д. Старая Уда. Водовмещающие породы – карбонатные породы К_2ср-mt. Вода по химическому составу гидрокарбонатно-натриевая;

– родник, расположенный в 2 км юго-восточнее церкви в с. Атемар. Водовмещающие породы – карбонатные породы К_2t. Вода по химическому составу гидрокарбонатно-кальциевая;

– родник, расположенный в центре с. Атемар. Водовмещающие породы – карбонатные породы К_2t. Вода по химическому составу гидрокарбонатно-кальциевая.

Май, июнь и июль 2021 г. характеризовались высокими температурами атмосферного воздуха и небольшим количеством, выпавших атмосферных осадков. Засуха привела к тому, что многие родники исследованного района высохли. Во время полевого обследования территории было установлено, что высохли такие родники: три родника на стрельбище, родник у истоков ручья Песочного, родники к востоку от д. Старая Уда, родник у истоков р. Аморда, родник в Мушкин-овраге, родник в Штыров-овраге, родники в Сухой, Лисьей и Песечной балках, родники на юго-западной окраине горы Лысатка. Действующими оказались родник св. Николая Чудотворца, родник в Попов-овраге и родники у западной окраине водохранилища «Аморда».

Со слов старожилов д. Старая Уда, родник св. Николая Чудотворца известен уже более 100 лет. Его вода используется в хозяйственных (главным образом, в питьевых) целях. В 2005 г. родник ушел в сторону. В засушливом 2010 году родник представлял собой тоненькую струйку воды.

Рассмотрим подробнее особенности родника св. Николая Чудотворца. Он расположен в 85 м от автодороги Саранск – Большие Березники, и 92 м от автодороги Атемар – Новая Уда в урочище Большая поляна. Географические координаты родника: 54,185623^о с. ш. и 45,454319^о в. д. Ближайшие населенные пункты к роднику: с. Атемар (2,2 км), д. Старая Уда (2,43 км), с. Новая Уда (2,9 км). Выше по склону в 350 м находится лесной  массив (рис. 1).

Рис. 1. Местоположение родника св. Николая Чудотворца на космоснимке ООО ИТЦ «Сканэкс»

Родник расположен у северной окраины горы Лысанка, микрорельеф представлен депрессионном понижением. В дождливые годы депрессионное понижение заболачивается. Абсолютная высота родника –245,0 м. Максимальная высота горы Лысанка 275,0 м. Вершина горы имеет превышение над высотой родника в 30,0 м. Ближайшая к роднику р. Аморда расположена к 2,0 км к востоку. Урез воды реки при впадении в нее ручья Песочного по топографической карте составляет 190,3 м. Во время  половодья и паводков на р. Аморда родник не затапливается.

Основной источник питания родника – грунтовые воды водоносного, локально-слабоводоносного верхнемелового терригенно-карбонатного комплекса. Источником воды этого водоносного комплекса являются атмосферные осадки. В среднем, по данным метеостанции Саранск, в год выпадает 480 мм, а средняя многолетняя величина испарения составляет 390–460 мм [9]. Зону аэрации территории исследования слагают глинисто-карбонатные и кремнистые горные породы – опоки, трепелы, диатомиты палеоцена, мел и мергели верхнемелового возраста. Водовмещающими породами являются трещиноватый мел, мергели, пески и песчаники. По условиям циркуляции воды грунтовые воды трещинно-пластовые, почти безнапорные. Глубина залегания уровня грунтовых вод от 2,0 до 30,0 м. Водоупором служат серые глины маастрихского яруса верхнего мела.

Водообильность водоносного горизонта разная, расход родников изменяется от сотых долей до 7 л/с, большинство родников имеют дебит 0,3–1,0 л/с. Дебит колодцев 0,02–0,2 л/с. Верхнемеловой водоносный комплекс содержит пресные воды, преимущественно гидрокарбонатные кальциево-магниевые. Минерализация изменяется от 0,1 до 0,3 г/дм³, общая жесткость 1,8–3,2 ммоль/дм³. В местах поверхностного загрязнения подземных вод минерализация их возрастает до 0,7 г/дм³. Разгрузка водоносного горизонта происходит родниками и в нижележащие водоносные горизонты. Эксплуатируется комплекс весьма ограниченно, небольшими скважинами и колодцами [8].

Родник имеет один выход на земную поверхность в виде небольшой струи из горизонтально выходящей пластиковой трубы. Характерно спокойное истечение воды. Дебит родника был измерен три раза с разницей в 15 мин. Среднее значение дебита – 0,05 л/дм³.

Исследование проводилось 7 июля 2021 г. Температура воздуха в 9.00 час. – 23 ^оС, ветер 4 м/с, атмосферное давление – 750 мм. Температура воды определялась портативным рН-метром марки Waterpro of Tester, имеющим допустимую точность измерения 0,1 ^оС. Измерение температуры родниковой воды показало значение 10,5 ^оС. Вода не имеет запаха, цвета, прозрачная. Наличия каких либо газов в воде не выявлено.

Химический анализ родниковой воды был произведен в испытательной лаборатории ФГБУ «Государственный центр агрохимический «Мордовский» (аттестат аккредитации № RA.RU510566 выдан 20 июля 2015 г.). Результаты химического анализа родниковой воды: минерализация – 85,6 мг/дм³, рН – 6,2, окисляемость перманганатная – 1,1 мг/дм³, сульфаты – 26 мг/дм³, хлориды – 20 мг/дм³, жесткость общая – 2,0 мг-экв/дм³, щелочность общая – 1,2 мг-экв/дм³, железо общее – 0,1 мг/дм³, марганец – 0,008 мг/дм³, фториды – 0,1 мг/дм³, нитраты – 4,2 мг/дм³, нитриты – 0,01 мг/дм³, аммонийный азот – 0,1 мг/дм³. По химическому составу вода гидрокарбонатно-кальциевая. Микробактериалогические показатели воды не определялись. Радиоактивность атмосферного воздуха в районе родника была измерена портативным дозиметром и составила 14 мкР/ч.

В целом родниковые воды родника св. Николая Чудотворца ультрапресные, имеют слабокислую реакцию, средней жесткости по показателю общей жесткости. По ионно-солевому составу родниковые воды имеют гидрокарбонатно-сульфатный состав.

Водоносный горизонт грунтовых вод водоносного горизонта, питающего родник, не защищен от возможного химического и микробиологического загрязнения с земной поверхности в теплый период года. Источниками возможного антропогенного загрязнения родниковой воды является автодорога Атемар – Саранск, расположенная выше по рельефу местности.

Для защиты родника имеется каптажное устройство, выполненное в виде бетонного кольца. Его состояние хорошее, и предохраняет каптажную камеру от попадания загрязнений. Из бетонного кольца вытекает небольшой ручеек в сторону водохранилища «Аморда». Вода дренируется на земной поверхности. Техногенного влияния на химический состав грунтовых вод не выявлено. Качество родниковых вод по химическим показателям соответствует гигиеническим требованиям к качеству воды нецентрализованного водоснабжения [10].

Изучение родников, включая факторы их формирования, химические и микробиологические показатели воды, санитарно-гигиеническую оценку качества воды, основные направления использования воды, мероприятия по благоустройству окружающего ландшафта, являются одним из важных направлений полевых исследований во время геоэкологической практики студентов географического факультета ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва».

 Список использованных источников

1. Российская Федерация. Законы. Водный кодекс Российской Федерации : текст с изменениями и дополнениями на 30 декабря 2020 года : [принят Государственной думой 12 апреля 2006 года : одобрен Советом Федерации 26 мая 2020 года]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
2. Меркулов П. И., Ямашкин А. А., Масляев В. Н. Антропогенное воздействие на географическую оболочку : учеб. пособие. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1994 с. 116 с.
3. Ямашкин А. А., Масляев В. Н. Экологические проблемы водных ресурсов в Мордовии // Вестник Мордовского университета. 1990. № 2. С. 31–34.
4. Масляев В. Н., Кустов М. В., Кирюшин А. В. Методы геоэкологических исследований : учеб. пособие. Саранск : НИИ регионологии, 2000. 48 с.
5. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31861-2012. Вода. Общие требования к отбору проб (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. № 1513-ст). Доступ из справ.-правовой системы «Гарант».
6. Учебная землеустроительная практика : учеб. пособие / А. А. Ямашкин, А. Н. Фролов, С. А. Москалева и др. Саранск : ООО «13 РУС», 2015. 88 с.
7. Масляев В. Н. Ландшафтный анализ водной эрозии почв как источник информации для регионального природопользования (на примере Мордовской АССР) // Информационные аспекты регионального природопользования : межвуз. сб. науч. трудов ; отв. ред. С. П. Евдокимов. Саранск, 1990. С. 52–58.
8. Генеральный план Атемарского сельского поселения Лямбирского муниципального района Республики Мордовия [Электронный ресурс] // Федеральная государственная информационная система территориального планирования : официальный сайт. URL: https://fgistp.economy.gov.ru/lk/#/document-show/250597 (дата обращения: 14.07.2021).
9. Культурный ландшафт Мордовии (геоэкологические проблемы и ландшафтное планирование) / А. А. Ямашкин, И. Е. Тимашев, В. Б. Махаев  и др. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2003. 204 с.
10. Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 2.1.3684-21 Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению населения, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий (с изменениями на 26 июня 2021 года) : постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28.01.2021 № 3 [Электронный документ] // Федеральная служба по надзору в сфере
    защиты прав потребителей и благополучия человека : официальный сайт. URL: https://www.rospotrebnadzor.ru/files/news/SP2.1.3684-21_territorii.pdf (дата обращения: 14.07.2021).

 

Maslyaev Valeriy

PhD in Geography, professor, Department of Land Management and Landscape Planning, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk

Zhuravleva Alina

student, faculty of geography, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk

Yegorova Karina

student, faculty of geography, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk

 

AN INQUIRY OF WATER WELLS DURING FIELD GEOECOLOGICAL PRACTICE

 Abstract. During the field geoecological practice the features of water wells in the upper part of the Amorda river basin were studied. The main source of water well supply is the infiltration of atmospheric precipitation. The article provides information about the ion-salt composition of spring waters. The chemical composition of spring waters is dominated by HCO^3– and Ca²⁺ions. The main factors that influence the formation of the chemical composition of groundwater in the aquifer that feeds the springs, and the chemical composition of the water-bearing sediments, soils and rocks of the aeration zone are identified. The presence of nitrate ion, nitrite ion, and ammonium ion in spring waters is due to an anthropogenic factor.

 Keywords: water well, ground water, chemical composition, aeration zone, water-bearing deposits, mineralization, ingredients, anthropogenic factor.

 

© АНО СНОЛД «Партнёр», 2021

© Масляев В. Н., 2021

© Журавлева А. Д., 2021

© Егорова К. Д., 2021