6.2.4 Моніторинг грунтових вод

Факторами формування якості води є хімічні процеси трансформації і взаємодії речовин, біохімічні, біологічні, фізико-хімічні, а також гідрологічні.

У хімічному складі природних вод можна виділити наступні групи з'єднань.

1. Іони, що визначають ступінь мінералізації води. Це аніони — Сl^-, SO₄^2-, НСО₃^-, СО₃^2-, і катіони — Са²⁺, Mg²⁺.

2. Біогенні речовини: нітрати, нітрити, амоній, фосфати, кремній, органічні сполуки азоту і фосфору.

3. Органічні речовини — комплекс істинно розчинних і колоїдних органічних сполук.

4. Розчинені гази (О₂, СО₂, Н₂ та ін.)

5. Мікроелементи (Li⁺, Pb²⁺, Cs⁺, Ве²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Cr²⁺, Mo, V, Mn, Br, J^-, F^-, В).

6. Іони водню, що визначають кислотно-лужну рівновагу водяних розчинів (рН).

7. Радіоактивні елементи.

Якість природних вод, що контактують і взаємодіють із ґрунтом, тісно пов'язано з ґрунтовими процесами і техногенним впливом на ґрунт.

Під впливом антропогенних факторів у природних водах можуть міститися різні забруднюючі речовини: нітрати, нітрити, пестициди, фенольні з'єднання, синтетичні поверхнево-активні речовини, важкі метали тощо.

Забруднюючі речовини, що надходять з поверхні ґрунту з фільтраційним стоком води, через зону аерації потрапляють у ґрунтові води. Накопичуючись в зоні аерації, вони є вторинним джерелом забруднення ґрунтових вод. Останні, в свою чергу, забруднюють підземні води(найважливіше джерело питної води), ріки і водойми. Не випадково якість ґрунтових вод є своєрідним інтегральним показником інтенсивності не тільки природних процесів, пов'язаних із ґрунтоутворенням і колообігом елементів у природі, але й антропогенних впливів (наприклад, застосування засобів хімізації).

Внутрішньоґрунтовий стік не тільки знижує родючість ґрунту, але і призводить до забруднення ґрунтових і більш глибоко залягаючих горизонтів підземних вод. Забруднення ґрунтового шару і зони аерації — показник забруднення ґрунтових вод. Таким чином, аналіз водних витяжок із ґрунту і порід зони аерації — досить об'єктивний метод дослідження забруднення ґрунтових вод.

Поверхневі води при розвитку ерозійних процесів обумовлюють змив ґрунту, втрату поживних елементів, забруднення навколишнього середовища. Основний метод вивчення стоків схилів, а також змиву ґрунтів з поверхні — комплексні польові спостереження на спеціально обладнаних стокових площадках, що дозволяють збирати стік талих і дощових вод. Установка приймачів води на різних глибинах ґрунтового профілю дозволяє вимірювати також внутрішньоґрунтовий горизонтальний стік.

Основним методом дослідження вод внутрішньоґрунтового стоку (інфільтраційних, лізиметричних) є лізиметричний метод. Принцип його полягає в дослідженні ґрунтового розчину, витиснутого надлишком дощової і снігової води, що просочується через ґрунт.

У практиці лізиметричних досліджень найчастіше застосовують три типи лізиметрів: лізиметри-моноліти з непорушеною будовою ґрунту; насипні лізиметри зі збереженням природної послідовності в розташуванні генетичних горизонтів ґрунту, а також лізиметричні лійки модифікації Шилової, які встановлюються на різній глибині і придатні головним чином для вивчення концентрацій внутрішньоґрунтового стоку по профілю ґрунту.

Основні недоліки лізиметрії — ізольованість ґрунту в установках від ґрунтових вод і відсутність з цієї причини капілярного підйому води з розчиненими речовинами, а також обмеження поверхні ґрунту стінками лізиметра, що затримує поверхневий стік води, який у природних умовах складає 20...25% суми опадів. Проте цей метод дозволяє моделювати процеси міграції елементів по профілю ґрунту і збідніння шару корнеіснування основними поживними елементами в залежності від кількості атмосферних опадів, типу і гранулометричного складу ґрунту, його окультуреності, фізико-хімічних властивостей, форм і доз добрив, виду оброблюваних культур і їхньої продуктивності.

Вивчення методом лізиметрії особливостей змін концентрації елементів в інфільтратах із ґрунтів під впливом різних факторів дозволило встановити, що внесення мінеральних добрив (особливо в підвищених дозах) багаторазово збільшує вимивання основ поглинаючого ґрунтового комплексу. Вони витісняються катіонами добрив і в еквівалентних кількостях захоплюються легкорухомими аніонами, які не сорбуються ґрунтом (SO₄^2-, N0₃^-, Сl^-).

Для обліку вертикальної міграції води і розчинених у ній хімічних речовин на схилових землях можна використовувати блок лізиметрів В. Є. Явтушенко, конструкція яких являє собою сполучення лізиметрів-піддонів, оснащених розділовими бічними щитами висотою, що відповідає глибині розміщення їх у ґрунті. Будова лізиметрів забезпечує безперешкодне поверхневе і внутрішньоґрунтове горизонтальне пересування води вниз по схилу. Лізиметри завдяки їх східчастому розміщенню по глибині ґрунтового профілю дозволяють фіксувати визначений обсяг ґрунту й оцінювати кількісно інфільтрацію води.