2.3. Характеристика природних вод України

Поверхневі води. Завдяки наявності у воді домішок у різному агрегатному сдані поверхневі води є багатокомпонентними системами. Склад води у водних джерелах формується під впливом фізико-географічних умов та антропогенної діяльності і є непостійним. Майже всі природні явища впливають на хімічний склад води у водоймах, унаслідок чого там відбуваються різні хімічні та біологічні процеси: окиснення – відновлення, гідроліз, комплексоутворення, осадження, деструкція та інші, які в кінцевому підсумку й визначають склад води та її властивості в певному місці. Будь-яка побічна речовина, яка потрапила у водойму, призводить до порушення рівноваги зазначених вище процесів, а отже, і до зміни складу води. Тому вода навіть з однієї річки за якісною характеристикою та кількісним складом може різнитися у верхній і нижній течії.

Нині якість води оцінюють не за екологічними показниками, а за наявністю в ній мінеральних та органічних речовин. Забруднення водойм поділяють на біологічне й антропогенне. Біологічне забруднення відбувається внаслідок природних процесів росту біомаси гідробіонтів, переважно гідрофітів, з подальшим їх відмиранням і розкладанням, а також органічних речовин, які утворюються на суходолі (лісах, полях і луках). Тому розрізняють органічні речовини автохтонного (від гр. autochtōn – місцевий, корінний) походження, які утворюються у водоймі, та алохтонного (від гр. alloschtōn – не місцевий, не корінний), принесеного ззовні. Антропогенне забруднення водойм зазвичай пов'язане з господарською діяльністю людини.

На формування хімічного складу природних вод значно впливають атмосферні опади, в яких міститься велика кількість різних речовин. Загалом на територію України щороку випадає 7,3 млн т розчинених мінеральних речовин. За іонним складом атмосферні складові річкового стоку наведено в табл.

Дані цієї таблиці свідчать, що показники атмосферної складової збільшуються від 2,1 т/км у степовій зоні до 24,8 т/км² – у Карпатах переважно за рахунок сульфатів, меншою мірою хлоридів натрію і калію. Величина атмосферної складової у сумарному стоці збільшується від 20 % у степовій зоні, до 85 % – у Гірському Криму. В середньому по Україні вона досягає 36 %.

Річки України переносять велику кількість твердих речовин (наносів). Склад і кількість останніх залежать від фізико-географічних умов та умов формування й зарегульованості стоку, інтенсивності процесів ерозії ґрунту. Майже до 90 % наносів річок рівнинної частини України переносяться в завислому стані.

У гірських річках до 90 % наносів переміщується по дну. Між часточками, які знаходяться у товщі потоку і на дні русла, відбувається постійний обмін. Швидкість цього процесу та кількість завислих речовин залежать від розміру часточок і швидкості течії, оскільки турбулентність потоку зумовлює зависання часточок у потоці.

У південних регіонах країни, де водна ерозія ґрунтів незначна, середня каламутність води не перевищує 20 – 50 мг/л. У лісостеповій зоні, де верхній шар ґрунту складається з лесових порід, відбуваються досить значні ерозійні процеси. Останнім сприяють також кліматичні особливості регіону – літні зливи й тривалі зимові відлиги. Тому каламутність води у річках цієї зони зростає до 100 мг/л і більше. В степових районах унаслідок відсутності дерну на ґрунті та інтенсивних злив середня каламутність води в річках збільшується до 100 – 200 мг/л. Так, на Донецькому кряжі та в Карпатах вона досягає 200 – 500 мг/л, в Гірському Криму – 500 – 1000 мг/л. Найбільша каламутність води спостерігається в рівнинних річках – 1000 мг/л, а в передгірних та гірських – 1000 – 4500 мг/л.

Основна маса наносів (до 50 % і більше) для більшості річок рівнинної частини країни припадає на весняну повінь, а для річок Карпат – на паводки. В Криму під час зимових паводків переноситься до 20 % Річної кількості наносів.

Поверхневі води України мають надзвичайно мінливий хімічний склад, який залежить від сезону року. Для річок центральної частини країни умовно можна виділити три сезони: холодний, коли всі хімічні й біохімічні процеси загальмовуються і якість води у водоймах стабілізується; весняний, коли тане сніг і починається паводок та літньо-осінній, розпочинається і закінчується «біологічне життя» водойм. Саме в періоди спостерігаються найбільші зміни якості поверхневих вод. північних Районах України на формування хімічного складу природних вод значно впливають болота, оскільки з останніх до водойм надходить велика кількість органічних речовин, зокрема гумусових (гумінові та фульвокислоти). Ці домішки спричинюють забарвлення води, її інтенсивність та спектральна характеристика залежать від концентрації та складу гумусу. Гумінові й особливо фульвокислоти є активними комплексоутворювачами. Вони утворюють з різними металами, в тому числі й токсичними, стійкі комплексні сполуки, які переносяться водою на великі відстані та забруднюють природні води. Саме кольоровість є характерною ознакою багатьох природних поверхневих вод України, які використовують у системах водопостачання.

Мінералізація природних вод України невелика, особливо на півдні Полісся, де вона становить 35 – 250 мг/л. В зоні неглибокого розміщення карбонатних порід вона збільшується до 350 – 400 мг/л. У межах лісостепової зони мінералізація річкових вод досягає 600 – 1000 мг/л. На відміну від вод Полісся хімічний склад цих вод порівняно з природними умовами значно змінився: зросла загальна мінералізація та збільшилася концентрація іонів натрію, магнію, хлору, сульфатів.

У степових районах склад річкових вод пов'язаний з накопиченням у ґрунті легкорозчинних солей, зокрема сульфатів і хлоридів магнію та натрію. Загальна мінералізація цих вод досягає 2000 мг/л і більше. Хімічний склад річкових вод степової зони порівняно з природними умовами дуже змінився, навіть на рівні класів або груп. Наприклад, гідрокарбонатно-сульфатні води в басейні Сіверського Дінця змінилися на хлоридно-сульфатні, а їх мінералізація збільшилася вдвічі.

Характерною ознакою поверхневих вод України є інтенсивне цвітіння внаслідок масового розвитку фітопланктону. У літній період з'являється велика кількість переважно зелених, синьо-зелених та діатомових водоростей (300 – 400 млн клітин/л). Цьому сприяють повільна течія, збільшення площ мілини, яка добре прогрівається сонцем, прозорість води та накопичення в ній біогенних й органічних речовин, як за рахунок їх утворення під час розкладання рослин, так і за рахунок надходження із затопленого ґрунту, що інтенсифікує розвиток фітопланктону, фітопланктон, з одного боку, сприяє біологічному самоочищенню поверхневих вод завдяки кисню, який утворюється в процесі фотосинтезу, та поглинає біогенні елементи, що надходять до водойми безпосередньо або утворюються внаслідок розкладання органічних речовин. З іншого боку, нові органічні речовини або продукти їх деструкції та трансформації, що утворюються внаслідок життєдіяльності водоростей, є джерелом вторинного забруднення води. В результаті цього вода набуває неприємних запахів та присмаків, підвищуються її кольоровість і каламутність, збільшується вміст органічних і неорганічних речовин. Під час бродіння відмерлих клітин водоростей різко зменшується вміст кисню у воді, що призводить до забруднення води токсикантами та до замору риби.

Підземні води. Підземні прісні води є набагато чистішими, ніж поверхневі, оскільки вони мають стабільний стік, а їх якість (за винятком інфільтраційних) практично не залежить від погодних (сезонних) змін. Отже, підземні води є найціннішими для водопостачання, але вони розміщені на території країни нерівномірно. Тому воду підземних джерел споживає близько 15 % населення (переважно сільське і селищ міського типу). Однак велика кількість підземних вод унаслідок незадовільних геохімічних умов формування є некондиційною для питних потреб.

Найпоширенішими компонентами, які потребують коригування, є сполуки Феруму, Мангану, амонію, Флуору, а також мінеральні солі, зокрема солі твердості. Підземні води з підвищеною твердістю характерні для південних та південно-східних регіонів країни. Загальна мінералізація вод тут досягає до 2 мг/л, а твердість – понад 20 ммоль-екв/л.

Залізовмісні підземні води, в яких майже завжди міститься манган, поширені по всій території країни. Концентрація заліза і мангану в них відповідно становить 0,5 – 20 мг/л і більше та 0,2 – 4 мг/л. Підземні води з підвищеним умістом фтору зосереджені в районі Українського кристалічного щита. Це переважно Полтавська обл. та прилеглі до неї райони. Вміст флуору у цих водах коливається від 2 до 12 мг/л, що значно перевищує санітарну норму. Наявність сполук амонію та його окисних форм – нітритів та нітратів є наслідком забруднення залишками азотних добрив та стічними водами тваринницьких ферм.

Підземні води, так само як і поверхневі джерела, постійно зазнають впливу господарської діяльності, інтенсивність якої з кожним роком зростає. В екологічно розвинених регіонах з високим рівнем промислового або сільськогосподарського виробництва спостерігаються найбільші порушення в природній гідрогеохімічній системі. Якщо в цілому в Україні забрудненими вважаються близько 4 % підземних вод, то в зазначених регіонах – до 20 %. Забруднення підземних вод спостерігається у Донецькому, Луганському, Дніпропетровському та інших промислових центрах країни, а також у районах видобування залізної руди та виробництва кольорових і чорних металів тощо.

Основними забрудниками є накопичувачі промислових та побутових рідких і твердих відходів, агресивні шахтні та рудникові води, залишки мінеральних добрив та пестицидів. Так, у межах басейну Дніпра знаходиться близько 1000 фільтрівних накопичувачів, 80 % з яких припадає на південну частину басейну. Загальний об'єм накопичених забруднених вод у них досягає близько 1 км³ (77 % припадає лише на Дніпропетровську обл). Наявність у цьому басейні накопичувачів токсичних відходів, 40 % з яких належить до небезпечних і 15 % – до особливо небезпечних, призводить до постійного забруднення вод підземних горизонтів сполуками важких металів, нафтопродуктами, органічними речовинами, створює загрозу глобальної катастрофи. Велике забруднення підземних вод нафтопродуктами спостерігається в районах розташування військових частин, аеродромів та інших аналогічних об’єктів.