Является ли артезианская вода полезным ископаемым

Что такое обыкновенная вода? Пусть это вам не покажется странным, ребята, но пресная вода… тоже минерал с известной всем формулой H2O. При плюсовой температуре он находится в жидком агрегатном состоянии, а при нуле градусов превращается в кристаллы льда (или кристаллические агрегаты, массу мелких кристалликов). А вот морскую воду, вероятно, можно сравнить уже не с минералом, а с горной породой: в ней растворена и соль натрия, и окислы многих химических элементов – минералов, в том числе сотни тысяч тонн золота и других металлов. Сегодня использовать это “полезное ископаемое” мы еще не можем: извлечение, к примеру, золота из морской воды очень и очень дорого и, как говорится, не рентабельно. Но уже сегодня кое-где в засушливых странах Ближнего Востока морскую воду используют: там работают опреснительные установки, превращающие ее в дефицитную в тех краях воду питьевую.

Подземные воды. Этот понятие в геологии объединяет всю воду, которая находится в почвах, глубоких слоях земной коры и даже в горных породах. Причем эта вода может быть в любом состоянии – твердом, жидком или газообразном. Таким образом, ископаемый лед вечной мерзлоты (вы знаете, что огромная часть поверхности нашей страны так промерзла во время оледенения, что до сих пор оттаять не может!) тоже относится к подземным водам. Но когда мы говорим о воде как полезном ископаемом, то обычно имеем в виду “воду как воду”. Эта подземная вода может быть пресной или минеральной. Под землей иногда текут самые настоящие реки, плещутся огромные озера, запасов одного из которых хватит, чтобы напоить большой город. Пресная вода – настоящее полезное ископаемое. Даже словосочетание “месторождение вод” к большим подземным бассейнам вполне подходит. Многие предполагают, что напоить вдоволь, к примеру, Московскую область можно, используя воду нескольких подземных “морей”, находящихся в окрестностях столицы.

Изучением, поиском и разведкой подземных вод занимаются специалисты-гидрогеологи. Для поисков и добычи этого столь необходимого людям полезного ископаемого бурятся скважины. Скважины, по которым вода поступает на поверхность земли самотеком, под напором, называются артезианскими (по имени французской провинции Артуа, где это свойство подземных вод использовали еще несколько сотен лет назад).

К особому виду подземных вод относятся воды минеральные, насыщенные полезными микроэлементами. Они могут быть и лечебными. Около больших месторождений минеральных вод построены курорты, возникли поселки и целые города, в названии которых есть слово “вода”. Это и знаменитые Карловы Вары в Чехии, и наши Минеральные Воды, Кисловодск, Железноводск и другие. Некоторые минеральные воды содержат так много полезных веществ (бром, йод, калий, литий и др.), что их можно оттуда добывать, как из руды.

А еще в геологии есть понятие термальные воды. Обычно, их присутствие связано с вулканическими процессами, “подземным огнем”. Самые известные термальные источники в нашей стране находятся на Камчатке. Многие из них изливаются на поверхность в виде настоящих фонтанов – гейзеров. Особенно много их в знаменитой на весь мир Долине гейзеров. А среди других государств “страной гейзеров” можно назвать Исландию. Термальные воды уже сегодня с успехом используются в этой стране для отопления жилищ и сельскохозяйственных теплиц; начинают такое делать и жители Камчатки.

Смотрите также:

• Артезианские воды →
• Подземные воды →
• Улетай, туча? →

Вода, которая находится в подпочвенном слое между двумя слоями пород, которые не пропускают воду через себя, называется Артезианской. Латинское название французской провинции Артуа – Артезиум (Artesium), в этой провинции такие воды использовались с 12 века. Собственно поэтому этот тип природной воды получил общепринятое название – Артезианские воды. Особенность артезианской воды в том, что толща земли создает избыточное давление, позволяющее получать доступ к этим водам без использования насосного оборудования. Грунтовые воды из скважин получают с обязательным использованием насосов, а артезианские воды называют напорными. В случае устройства артезианской скважины необходимо обязательное согласование и регистрация скважины, поскольку вода в недрах считается национальным достоянием государства.

Глубина и места залегания артезианской воды

Пласт артезианской воды залегает в пределах одной геологической структуры, впадины, флексуры – двойном зигзагообразном изгибе геологических слоев, или мульды – копытообразном изгибе геологических пород. После того, как скважина или шурф, проходящие сквозь водонепроницаемый слой породы до артезианских резервуаров готовы, уровень воды поднимается внутри скважины или шурфа выше кровле водоносного пласта. Иногда вода из скважины бьет из-под земли с большим давлением, образуя фонтаны. Залегают источники артезианского типа чаще всего на глубинах от 100 до 1000 м. Основной питающий скважину источник может находиться как в 100 метрах и в нескольких десятках или даже сотнях километров, ограниченный пластами водонепроницаемых слоев.

На фотографиях видно, как водоупорные пласты могут располагаться в толщах земли.

Необходимо понимать, что вопрос терминов всегда спорный. Считается, что грунтовые воды, условно подразделяются на поверхностные и глубинные. Также считается, что воды, находящиеся на глубинах залегания до 30 метров от поверхности, чаще всего именно поверхностные, глубже преимущественно глубинные воды. По химическому составу поверхностные воды имеют большее содержание органических примесей, растворенного кислорода и меньшее содержание солей щелочноземельных и тяжелых металлов в отличии от глубинных грунтовых вод. Глубинным грунтовым водам в большей степени свойственны большая концентрация солей и меньшее содержание растворенного кислорода и органических примесей, могут присутствовать сероводород и примеси других химических неорганических веществ, типа радона, соединений бора, фтора и т.п. По своему химическому составу артезианские воды ближе к глубинным грунтовым водам, так как практически не содержат растворенного кислорода и органических веществ. Располагаются источники артезианского типа на глубинах от ста метров до одного километра. Напорные артезианские водоносные слои могут находится под несколькими водоносными слоями. Довольно известны скважины, подающие на поверхность воду с пятнадцатого или даже двадцатого водоносного горизонта.

Химический состав артезианских вод

Химический состав артезианской воды напрямую зависит от химического состава ограничивающих его слоев. Можно сказать, что ученые по составу воды судят о геологических процессах, происходящих на планете в период формирования данного геологического слоя. Если упростить, то все артезианские воды имеют в своем составе железо, марганец, фтор, магний, кальций, натрий, калий. Это вполне соответствует составу земной коры на планете. Приписываемый обывателями сбалансированный по минеральному содержимому химический состав артезианской воды не имеет ничего общего с реальной картиной. На практике ситуация, когда артезианская вода содержит низкие концентрации растворенных загрязнителей очень редка, скорее является теоретической и является явным исключением из правил. Если нет серьезного превышения наиболее часто встречающихся химических веществ, то, скорее всего, почти гарантированно имеются превышения по более редким загрязнителям.

Артезианской воды, соответствующей по составу растворенных веществ нормам, рекомендованным Всемирной Организации Здравоохранения не встречается вообще. Такая вода перенасыщена солями магния, кальция, железа, фтора, марганца и может давать осадок. Химический состав артезианской воды не изменяется многие годы, он не зависит от климатических изменений, паводков и осадков, а запасов воды хватает обычно на пятьдесят и более лет. Поэтому подобрать систему водоподготовки и настроить технологический процесс фильтрации при профессиональном проектировании достаточно просто. И вот в случае очистки артезианской воды, эта вода является надёжным и стабильным источников живительной влаги, используемой на нужды человека.

С точки зрения природопользования артезианская вода является стратегическим запасом государства.

Кроме рекомендаций ВОЗ, в Российской Федерации существуют собственные нормы по химическому составу и регламентированы они нормами СанПиН. Артезианская вода обычно серьезно превышает нормы СанПиН по солевому составу. Нормы по содержанию железа в воде – 0,3 мг/л, показатель жесткости воды 7 мг-экв/л, марганец – 0,1 мг/л., фтор 0,7-1,5 мг/л. Обычно эти нормы, как и нормы по другим, более редким примесям значительно превышены и именно от них необходимо воду очищать, для получения воды питьевого качества.

От чего зависит состав артезианской воды

Как указывалось выше, состав артезианской воды зависит только от состава геологических пластов земной коры, между которыми находится данный водоносный слой и безусловно от времени залегания воды в этих слоях, которое составляет миллионы и миллионы лет. На состав грунтовых вод оказывает серьезное влияние осадки и паводки, экологическое загрязнение вызванное деятельностью человека – загрязнения стоковых вод промышленными предприятиями, использование сельскохозяйственных удобрения и т.п. Состав глубинных грунтовых вод меньше склонен к изменениям, а состав поверхностных грунтовых вод подвержен изменениям в течение короткого времени, артезианские воды же практически не изменяются по составу растворенных примесей весь срок службы скважины.

Распространенность железа в земной коре составляет 4,65%, и если железосодержащие минералы входят в состав водоупорных слоев, ограничивающих артезианский водоносный горизонт, вода насыщается ионами железа. Карбонатные породы, имеющие осадочное происхождение и состоящие преимущественно из кальцита и арагонита – скелетных останков живых организмов насыщают воду ионами кальция и магния и обычно в концентрациях в 2 и более превышающих норматив. То же самое происходит с ионами марганца, кальция, магния, кремния, фосфора, серы в значительном количестве, содержащихся в земной коре и насыщающих воду своими ионами. Земная кора неоднородна по своему составу, и химический состав артезианской воды также неоднороден. При использовании артезианского источника воды, в первую очередь необходим глубокий химический анализ ее состава, которые не должен ограничиваться проведением исследований на самые распространенные примеси. Только в этом случае можно получить точную картину состава воды и определить методы фильтрации, которые позволят наилучшим способом очистить воду до необходимых требований и гигиенических санитарных норм.

Польза артезианской воды

Большинство обывателей искренне считают артезианскую воду одной из самых чистых и полезных природных вод. Частично это соответствует истине, ведь на такой глубине практически отсутствуют микроорганизмы, нет органических примесей – источников питания для бактерий, вирусов и простейших. Как следствие отсутствует опасность бактериального или вирусного заражения инерциальными болезнями. Однако обилие химических веществ в растворенном виде, зачастую в концентрациях значительно превышающих рекомендованные значения для питьевых и технических вод, не позволяет употреблять воду сразу после извлечения из скважины. А вот что действительно имеет место быть, так это тот факт, что очистить артезианскую воду по многим параметрам гораздо легче и проще чем природную воду из открытых источников или грунтовую воду. После подобной подготовки артезианская вода действительно становится вкусной, полезной для здоровья и чистой.

Вода, употребляемая живыми организмами для питьевых целей, должна быть сбалансирована по составу минеральных микроэлементов. Их достаточное количество обеспечивает отсутствие в организме недостатков строительного материала для формирования скелета, поддержания минерального состава крови и лимфы, нормального формирования гормонов и ферментов.

В артезианской воде, несмотря на достаточно большое количество минеральных примесей, отсутствуют вещества, которые попадают в природную воду вследствие негативного воздействия человека на природу. Это используемые сельскохозяйственные удобрения и промышленные стоки и канализационные стоки населенных пунктов. Отсутствуют также кислые кислоты почв, органические примеси. Кроме того, эксплуатация артезианской напорной воды требует значительно меньше усилий, поскольку в отличие от грунтовых вод, она самопроизвольно поднимается на поверхность, подъем грунтовых вод с водоносных не напорных горизонтов приходится осуществлять с использованием насосных станций.

Среди артезианских скважин встречаются такие, в которых уровень минерализации изначально соответствует гигиеническим требованиям СанПиН и рекомендациям ВОЗ, в этих случаях вода вообще не подвергается никакой очистки кроме удаления механических примесей.

Способы применения

Применяется вода из артезианских скважин для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд человека, в промышленных целях. По большому счету артезианская вода использоваться точно также как любая другая природная вода, которая используется человеком. Коттеджные поселки, в большом количестве появляющиеся рядом с большими городами, часто занимаются устроением собственной артезианской скважины, обеспечивающей водой сразу весь поселок, причем обычно водоподготовку подобной воды осуществляют сами жители в индивидуальном порядке. Промышленные предприятия, в производственный цикл которых обязательно должна входить вода с определенными характеристиками, особенно предприятия, находящиеся вдали от государственных магистралей водопроводной воды зачастую также используют артезианскую воду. В таких случаях особенно ценен факт того, что нет необходимости в насосных станциях и водоподготовка ограничена удалением ионов тяжелых и щелочноземельных металлов. Причем для ряда предприятий главенствующим является не наличие минеральных примесей, а отсутствие органических, тогда себестоимость воды для нужд производства значительно снижается. Также артезианская вода часто используется для обеспечения городской магистрали в городах, находящихся на значительном удалении от основных магистралей. К примеру, в Сибири и на дальнем востоке часто для питания городов и малых населенных пунктов широко используют артезианские скважины. Один из подмосковных городов – Зеленоград, до сих пор использует преимущественно артезианскую воду для обеспечения потребностей города. Обустройство артезианской скважины ограничено для применения частыми землевладельцами, поскольку стоимость бурения довольно высоко, и требуется получения разрешения и обязательна регистрация подобных сооружений. Однако при большом желании, отсутствии более доступных способов получения воды (сильном локальном загрязнение грунтовых вод, отсутствии доступа к государственным магистралям и т.п.) и наличии материальных ресурсов это вполне возможный вариант.

Недостатки артезианской воды

К недостаткам использования артезианской воды, кроме особенностей ее извлечения можно отнести сильную насыщенность этих вод солями. Это не удивительно, поскольку артезианские воды находятся в слоях, которым миллионы лет, а за эти сроки вода обязательно сильно насыщается содержимым водоупорных слоев. Именно поэтому к извлеченной артезианской воде практически всегда необходимо применять методы очистки от солей щелочноземельных и тяжелых металлов.

Подбор методов очистки артезианской воды должен только специалист, имеющий достаточный практический опыт реализации подобных проектов. Инженер проанализирует содержимое примесей в данной воде и подберет методы очистки, и оптимально необходимое оборудование по надежности, производительности, стоимости закупа оборудования и фильтрующих средств и стоимости последующей эксплуатации. Зачастую характеристики примесей таковы, что необходимо использовать несколько ступеней очистки. Особенно это касается ситуаций, когда в воде помимо общераспространенных загрязнений, присутствуют редкие трудно извлекаемые примеси. В таких случаях приходится использовать несколько ступеней очистки, каждая из которых будет постепенно уменьшать концентрацию трудно удаляемых примесей до допустимых концентраций по требованиям СанПиН.

Практически всегда необходимо удаление железа и марганца и умягчение, использование которых позволяет избавится от избытков ионов тяжелых металлов, а также кальция и магния, что предотвратит появление накипи и осадка а также ржавых подтеков.

Обустройство артезианских скважин и проектирование и монтаж системы водоподготовки на них требует немалых финансовых затрат, как и затрат на последующее обслуживание и чистку.

Вода требует периодического контроля специалистов, несмотря на тот факт, что артезианская вода обычно мало меняется по составу, этот вопрос требует постоянного контроля, поскольку вода используется потребителем.

Чистота артезианской воды не вызывает сомнений, ведь она не подвержена влиянию экологической ситуации в регионе и загрязнениям микроорганизмами. Однако необходимо помнить о необходимости очищать воду, чтобы не возникли проблемы связанные с излишней концентрацией химических веществ.

В Алтайском крае много лет использовалась преимущественно артезианская вода для питьевых и технических нужд населения, и как следствие у населения края повышенная заболеваемость различного рода заболеваниями костного аппарата, сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний почек и печени.

Второй пример, массовые заболевания населения в подмосковном Зеленограде. Особенно много было заболеваний мочеполовой системы у детей и подростков. Изначально считали, что эти заболевания имеют инфекционную природу. Позже определили, что виной служат сбросы предприятий и лабораторий микроэлектроники, которых несколько в Зеленограде. И только спустя четыре десятка лет выявлена настоящая причина – использование артезианской воды для водоснабжения города. Вода, этого плохо изученного подземного месторождения артезианской воды, содержит ранее не выявленные высокие концентрации ионов стронция, бария, лития и бора. Концентрации этих веществ во много раз превышающая требования российского СанПиН. Эти химические вещества не входят в стандартный анализ исследований воды, но именно их воздействие на организм человека привело к таким массовым и плохо объясняемым заболеваниям. Никто из специалистов не проводил селективный анализ на такие редкие вещества, и как только водоснабжение города перешло на использование очищенной поверхностной воды, ситуация с заболеваемостью детей и подростков значительно исправилась.