18 августа 2017

О причинах сокращения площади "чистого зеркала" воды рассказал изданию texty.org.ua киевский ученый из отдела экологии водоемов Института гидробиологии, доктор биологических наук Владимир Щербак.

Цветение воды происходит в результате жизнедеятельности цианобактерий (цианофитов). Зимой они "спят" на дне водоема, а "просыпаются" весной, когда вода теплеет. Проснувшись, поднимаются ближе к солнцу, чтобы заняться фотосинтезом. Они это делают уже более 2 млрд лет. Это древние микроорганизмы, побочный результат их деятельности - кислород, которым мы дышим. Специалисты Института гидробиологии подсчитали, что для нормального функционирования экосистемы, в воде должно быть не более 40 г / м3 фитомассы, тогда качество водоема не страдает. Сейчас они фиксируют до 300-400 г / м3 биомассы в местах, куда ветер сгоняет фитопланктон, в десять раз больше нормы.

- Река - это система, которую можно сравнить с кровеносными сосудами человека, - говорит коллега Владимира Щербака по Институту гидробиологии, сотрудник отдела ихтиологии и гидробиологии речных систем Александр Савицкий. - Сердце дает толчок, кровь движется сосудами, расходится капиллярами и так достигает каждой клетки. Природная река функционирует подобным образом, но у нее таким насосом является сезонная смена водности. Снег тает, река разливается, промывает русла. И так из года в год. Но когда природная система перегораживается дамбами, то образуется каскад водохранилищ, как на нашем Днепре.

• Дамбы
• Фосфаты
• Глобальное потепление
• Застройка берегов
• Мертвая вода
• На дне
• Что делать?

Дамбы

Днепр течет по Украине 981 км, но рекой можно считать только сотню незарегулированных километров: 60 км от границы с Беларусью до Киевского водохранилища и еще 50 км ниже плотины у Каховки. Все остальное - каскад водохранилищ.

- Гидроэлектростанции строили, чтобы перекрывать пиковые нагрузки на энергосистему крупных городов, - объясняет Щербак. - Кроме того, они обеспечивали водой, в том числе промышленных гигантов. Я до сих пор уверен, что это неразумное решение. Если бы в нынешних акваториях водохранилищ росла пшеница, это было бы эффективнее с экономической точки зрения. Но каскад - наша объективная реальность и мы получили уникальные водные объекты. Площадь земель, которые были затоплены при создании каскада, превышает 760 км2. Из них более трехсот - сельскохозяйственные угодья и почти столько же - леса. Водохранилища создавались на украинских черноземах. Теоретически слой плодородных почв должны снять, но фактически обошлись без этого. И фитопланктон получил огромный стол с едой.

Затоплены черноземы были богаты и азотом, и на фосфаты, поэтому водохранилища обильно «цвели» в течение 3-6 лет после создания. В некоторых месяцах фитомассы накапливалось так много, что вода напоминала густую манную кашу. Затем «цветение» постепенно уменьшалось, но экосистема водоемов уравновесилась только к середине 1980-х годов. На это понадобилось двадцать лет.

Фосфаты

Сейчас главным фактором «цветения» украинских водоемов Владимир Щербак называет повышение концентрации фосфатов в акваториях. Фосфаты активно используется в различных моющих средствах. Его в реку приносят сточные воды, он - «пища» для цианофитов. 

- Общий азот в 1965-1985 годах был в пределах 1,1-0,6 мг / дм3. А в период с 2008-го по 2015 год его концентрация уменьшилась почти вдвое - до 0,5-0,2 мг / дм3. Азотных удобрений, которые попадают в воду со стоками, сельское хозяйство сейчас использует значительно меньше, чем в конце 1980-х. И это плюс. По данным Госстата, внесение азотных удобрений на гектар в Украине действительно имеет тенденцию к снижению. Если в 1990 году этот показатель достигал 44,9 кг, то в 2015 году в среднем не превышал 27 кг. Кстати, ситуация с фосфатными удобрениями похожа - их потребление на гектар сократилось с 31,9 кг до 6,1 кг.

Содержание же фосфатов в воде растет, как объясняет Владимир Щербак, из-за бума использования моющих средств, содержащих фосфаты. В Институте гидробиологии подсчитали, если в 1965-1985 годы его концентрация в воде не превышала 0,04 мг / дм3, то с 2008 года она увеличилась до 0,1 мг / дм3, а в некоторые годы ученые фиксировали даже 1,36 мг / дм3.

Ситуация осложняется тем, что к этим факторам «цветения» воды добавились новые.

Глобальное потепление

Из-за аномалий климата последние годы были маловодными. Талой воды почти нет, водность водохранилищ уменьшается, а концентрация фосфатов соответственно увеличивается. Глобальные изменения климата проявились не только в уменьшении водности, но и в повышении температур. В этом году, например, «цветение» запустили неожиданно высокие температуры в апреле, которые «разбудили» цианофиты, и те рано начали подниматься на поверхность.

Застройка берегов

Вода все больше застаивается из-за строительства на берегах водоемов, которое нарушает водообмен между водохранилищами и подземными водами.

- Например, обводной канал возле Киевского моря должен быть свободной от застройки зоной, - говорит Владимир Щербак. - Но в нашу последнюю экспедицию мы смогли подъехать к воде только в нескольких местах. Вот поэтому и наступают синезеленые года.

Мертвая вода

В конце июня 1998 года на Кременчугском водохранилище стаи судака бросились на турбины плотины. За машинами образовалось месиво из рыбы. Полтавская рыбинспекция обратилась в Институт гидробиологии, чтобы там объяснили явление.

- Я сказал, что в воде мало кислорода, но мне сначала не поверили, - вспоминает Владимир Щербак. После проведения замеров оказалось, что в водохранилище уровень кислорода был в несколько раз ниже нормы. Причина - «цветение».

- Водообмен в Кременчугском водохранилище замедленный, а на плотинном участке за счет работы турбин вода хоть немного двигалась. Судак направился туда, ведь эти рыбы любят кислород, и наткнулся на турбины, - говорит Владимир Щербак. - Во время вспышек развития фитопланктон может попадать в жабры рыб и забивать их, или приводить к замору из-за обескислороживания.

Эти водоросли назвали синезелеными случайно. Пока живы, они зеленые, так как имеют много хлорофилла. Как только начинается процесс разложения, то первым отмирает хлорофилл, и водоросли меняют цвет. Некоторые виды этих микроорганизмов, к тому же, выделяют токсины.

Когда вода интенсивно «цветет», глубже двух метров солнечные лучи уже не попадают. С этого и начинается процесс отмирания фитопланктона, который оседает на дно. Там его перерабатывают бактерии, но на это они тратят весь кислород. В водоемах образуются «мертвые зоны», непригодные для жизни. Наши водохранилища имеют четкое разделение: благоприятная зона - это примерно два метра от поверхности, далее переходная зона до глубины 5 метров, глубже - в основном мертвая.

На дне

Кажется, что решить проблему «цветения» просто - достаточно прекратить сбрасывать азот и фосфаты в воду. Однако легко только ломать, восстанавливать экосистемы с множеством взаимосвязей гораздо сложнее. Так, например, зима 2010 была чрезвычайно снежной, поэтому метеорологи прогнозировали весенние паводки. На Киевском водохранилище решили их не ждать и спустили воду еще в феврале. Владимир Щербак вспоминает:

- Это был вопиющий случай. Они испугались, что хоромы на берегу Днепра затопит. Слой льда толщиной около 70 см упал на дно и словно плугом пропахал его, подняв все, что оседало десятилетиями.

Прошло уже семь лет, но вспоминая ту историю, он до сих пор нервничает. Потому что знает, что Киевское море - отстойник чернобыльских радионуклидов и других вредных веществ. В его иле ученые до сих пор находят даже ДДТ (в народе - дуст), запрещенный еще в 1960 годах.

Оседая, отмерший избыточный фитопланктон образует донные отложения. Сейчас их слой в водоемах достигает 5-7 см. Они и мешают быстрому оздоровлению акватории.

За спиной Владимира Щербака странная фотография - серая плоскость разделенная пополам какой полосой. Это фото с эксперимента, который он проводил несколько десятков лет назад. На Киевском водохранилище часть водной акватории в 800 м3 изолировали, чтобы понять, как она будет развиваться по сравнению с остальным водохранилищем. В течение четырех месяцев туда не попадали сточные воды, но глобально на качество обособленного участка это не повлияло.

- Наши водоемы сами по себе богаты азотом и фосфатами. И если эти элементы перестают попадать извне, то азот и фосфаты все равно продолжают высвобождаться из донных отложений, - объясняет Владимир Щербак.

К такому же выводу пришел и профессор Дэвид Шиндлер с Альбертского Университета в Канаде, который в 1970-1980 гг. Руководил проектом «Экспериментальные озерные территории» по изучению «цветения» озер и возвращению их к первоначальному состоянию. Проанализировав много работ, в частности ту, что описывала опыт реабилитации более 30 озер, он пришел к выводу, что контроль за поступлениями извне питательных веществ для наших водорослей, особенно, фосфатов, - важнейший механизм улучшения состояния водоемов. Но надо учитывать не только текущие факторы, но и предысторию определенной экосистемы. Поэтому процесс оздоровления сложный и может длиться 10-40 лет.ась.

Кстати, ограничения по сбросов фосфатов в водоемы пока действуют и в США, и в Европейском Союзе, страны которого подписали Водное рамочное соглашение и согласились принять меры по охране водных ресурсов, в частности от химического загрязнения.

Что делать?

Недавно о «цветении» говорили в Государственном водном агентстве Украины. Ученые рассказывали об аэраторах, которые обогащают воду кислородом и обеспечивают ее движение (такие, кстати, установили на озере Тельбин в Киеве). А также о биологическом способе очистки с помощью водоросли хлореллы или заселения белых толстолобиков, которые питаются цианофитами. Ведь лето - это не только сезон «цветения», но и период всплеска разговоров на эту тему. Однако дальше разговоров дело до сих пор не сдвинулось.

Есть только отдельные более или менее положительные примеры, как очистка канала «Днепр-Донбасс». Его зарыбливали, добавляли в воду специальные бактериальные смеси, подавляли развитие сине-зеленых водорослей. Глобально же в Украине не удалось даже ввести ограничения на содержание фосфатов в моющих средствах, хотя об этом говорится уже много лет, и такие ограничения давно существуют в ЕС. Последний раз соответствующий законопроект попал в Верховную Раду в 2016 году, но документ отправили на доработку.

Вместе с тем, ежегодно бюджет платит немалые суммы по госпрограмме «экологического оздоровления бассейна реки Днепр», так в 2017-м выделили - 2 миллиарда 166 милионов гривен.

Поучиться, как эффективно тратить средства на оздоровление реки, есть у кого. Опыт реабилитации акваторий, например, у европейцев и американцев достаточно большой. Они занимаются этими проблемами с 1970 года, ведь «цветет» не только Днепр. По данным Центра энергетических исследований Нидерландов, с 1960 года количество фиксированных «мертвых зон» в водоемах удваивается каждые 12 лет.

Остается надеяться, что возможно, Днепру тоже повезет и его начнут «лечить».

‹‹ к архиву новостей