Больной, зеленый Днепр

1.00

Острая тема

Фото: Спутниковый снимок. Каневское водохранилище, лето 2017 года

Дамбы, потепление и фосфаты превращают Днепр в сточную канаву. Как и когда синезеленые водоросли захватили Днепр. Зачем рыба бросается на турбины плотин. Почему реки теряют способность к сомоочищенню и как сделать так, чтобы мертвая вода вновь стала живой.

Фото вверху: Спутниковый снимок. Каневское водохранилище, лето 2017 года

Синезеленые ликбез

С седьмого этажа, где находится отдел экологии водоемов Института гидробиологии, киевская Оболонь — как на ладони. Доктор биологических наук Владимир Щербак ведет меня на балкон, откуда часами можно любоваться Оболонской заливом. От его берегов институт отделяет полоса терракотовых коттеджей.

— Видите их? — Щербак показывает на красные крыши. — Их здесь не должно быть. Это же санитарная зона, а дома означают стоки, — ученый смотрит направо. — Немножко дальше, где остался свободный проход к воде, у нас станция мониторинга. Мы регулярно отбираем пробы воды.

— И что там?

— Различные продукты человеческой жизнедеятельности, — грустно улыбается он. — Сначала они попадают в воду, а потом вы меня спрашиваете о «цветении».

Кυανοs (циано) с греческого — «голубой». Цианофиты, или цианобактерии, или синезеленые водоросли — в основном они красят Днепр в зеленый цвет, иногда образуя на воде причудливые узоры. Владимир Щербак изучает их много лет, с тех пор как впервые сел за микроскоп после окончания университета.

— Некоторые цианофиты образуют большие колонии из миллиона клеток, другие представлены мелкими одиночными клетками. Посмотрите на эту спору, — ученый показывает прямоугольник, светящийся бело-зеленым на мониторе компьютера. — Так синезеленые водоросли зимуют, выдерживая морозы до 20 градусов.

«Спят» на дне водоема, а «просыпаются» весной, когда вода теплеет. Проснувшись, поднимаются ближе к солнцу, чтобы заняться тем, что у них получается лучше всего — фотосинтезом. Они это делают уже более 2 млрд лет. Это древние микроорганизмы, побочный результат их деятельности — кислород, которым мы дышим. «Цветение» воды тоже. Оно означает вспышки развития фитопланктона, преимущественно цианофитов, превратившиеся в проблему для Днепра еще в середине прошлого столетия.

— Река — это система, которую можно сравнить с кровеносными сосудами человека, — говорит коллега Владимира Щербака по Института гидробиологии, сотрудник отдела ихтиологии и гидробиологии речных систем Александр Савицкий. — Сердце дает толчок, кровь движется по сосудам, расходится по капиллярам и так достигает каждой клетки. Естественная река функционирует подобным образом, но у нее таким насосом является сезонная смена водности, что в результате наводнений и межени (максимального падения водности летом) обеспечивает нормальное функционирование экосистемы. Снег тает, река разливается, промывает русла, по которым течет. И так повторяется из года в год, тысячелетиями. Но когда эта естественная система перегораживается дамбами, то образуется каскад водохранилищ, как наш Днепр, или прудов, если река небольшая.

В тему: Украина уже страдает от острой нехватки воды — министр [2]

Дамбы, фосфаты, потепление

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, то есть в десять раз больше нормы.

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. Пиковое потребление электроэнергии — это утро и вечер, и легче реагировать на перепады, включая и отключая ГЕСы, — объясняет Щербак. — Кроме того, они обеспечивали водой, в том числе, и промышленные гиганты. Я до сих пор уверен, что строительство — 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.

Самые большие — Кременчугское и Каховское водохранилища, которые имеют годовое регулирование стока, а вот, например, Запорожское, Днепродзержинское — суточного регулирования. В верховьях они похожи на реку, ниже — на озера. Из-за плотин вода в Днепре застаивается, исчезает способность реки к самоочищению. Потом это станет одним из факторов вспышек развития цианофитив.

Площадь земель, которые были затоплены при создании каскада, превышает 760 км 2. Из них более 300 — сельскохозяйственные угодья и почти столько же — леса. Водохранилища создавались на украинских черноземах. Теоретически слой плодородных почв должны были снять, но фактически обошлись без этого. И фитопланктон получил огромный стол с едой.

Для развития цианофитив нужны не только свет, как источник энергии, и углерод, как основной строительный материал, но и элементы минерального питания. Хлеб и мясо цианофитив — азот и фосфаты. Их дефицит сдерживает развитие сине-зеленых водорослей, а увеличение концентрации в воде наоборот стимулирует к неконтролируемому размножению.

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

Московский мост в Киеве. Фото: obozrevatel.com

В тему: Смерть на водопое [3]

Фосфаты

Сейчас главным фактором «цветения» украинских водоемов Владимир Щербак называет повышение концентрации фосфатов в акваториях. Фосфаты активно используется в различных моющих средствах. Их в реку приносят сточные воды, они — «пища» для цианофитов. Ученый показывает графики содержания азота и фосфатов в воде.

— 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 Госкомстата, 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 фосфатов в воде растет, как объясняет Владимир Щербак, из-за бума использования моющих средств, в которых есть фосфаты. В Институте гидробиологии подсчитали, что 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.

— Санитарные инспекции не работают, а залповые сбросы, которые мы начали наблюдать еще в 1980 годы, участились, — рассказывает Владимир Щербак. — Многие предприятия имеют свои водонакопители. Когда они заполняются отходами, то их надо перерабатывать, как предусмотрено технологией конкретного производства. Но наши предприятия сначала собирают полные водоемы, а затем в пятницу вечером или утром в субботу открывают шлюзы. Пятно начинает свое путешествие по реке. Если где-то рыба погибла, это и есть типичное последствие залпового сброса.

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

Глобальное потепление

Из-за аномалии климата последние годы — маловодные. Талой воды почти нет, водность водохранилищ уменьшается, а концентрация фосфатов, соответственно, увеличивается.

— Это все равно что в чашку с чаем добавить ложку сахара, — объясняет Щербак. — Если чашка полная, то вы можете даже не почувствовать этого. Но если она заполнена только наполовину, то чай будет сладким. Так и с акваториями водохранилищ.

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

— Например, обводной канал возле Киевского моря должен быть свободным от застройки зоны, — говорит Владимир Щербак. — Но в нашу последнюю экспедицию мы смогли подъехать к воде только в нескольких местах. Вот поэтому и наступают «синезеленые годы».

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».

Каневское водохранилище., г. Украинка

— Водообмен в Кременчугском водохранилище замедленный, а на участке плотины 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 фитопланктона он может попадать в жабры рыб и забивать их, или приводит к заморам из-за обескислороживания.

Эти водоросли назвали синезелеными неслучайно. Пока они живы, они зеленые, ведь 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 на глубине до 5 метров, глубже — в основном мертва.

На дне

Кажется, что решить проблему «цветения» просто — прекращаешь сбрасывать азот и фосфаты в воду — и все. Однако легко только ломать, восстанавливать экосистемы с множеством взаимосвязей гораздо сложнее.

Зима 2010 года 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 как плугом пропахал его, подняв все, что десятилетиями оседало.

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

В тему: Жидкое золото. Почему вода скоро станет дороже нефти [4]

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 разделена пополам какой-то 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 самим 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 профессор Дэвид Шиндлер из Альбертского Университета в Канаде, который в 1970-1980 гг. руководил проектом «Экспериментальные озерные территории» по изучению «цветения» озер и возвращения 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.

Кстати, ограничения по сбросам 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 биологических способах очистки с помощью водоросли хлореллы или вселения 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 у нас не двигалась.

Есть только отдельные более или менее положительные примеры, как очистка канала «Днепр-Донбасс». Его зарибляли, добавляли в воду специальные бактериальные смеси, подавляли развитие сине-зеленых водорослей. Глобально же в Украине не удалось даже ввести ограничения по содержанию 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.

— Это в то время как очистные сооружения фактически не очищают стоки населенных пунктов и предприятий от фосфатов, — говорит председатель общественной организации «Общество Рыбаков Украины» Андрей Нелипа. — Принцип «загрязнитель платит» не действует. Работы по очистке русел и дноуглубления у нас несистемные и ведутся разве что добытчиками песка там, где им удобно. Вот и имеем, например, в Киеве под Московским мостом ямы глубиной до 40 м, а у набережной Днепра рядом с мостом Метро — сплошные засоренные мели, которые летом «цветут и пахнут».

Ежегодно Бюджет платит немалые суммы по госпрограмме «экологического оздоровления бассейна реки Днепр», так в 2017-м выделили — 2 миллиарда 166 миллионов 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.

Североамериканское озеро Эри — один из ярких примеров как загрязнения, так и объединения усилий двух стран (США и Канады) по его оздоровлению.

На побережье Эри живет 12 млн человек. В регионе активно развивается сельское хозяйство и промышленность, а спутники регулярно делают фото с зелеными пятнами на его поверхности. Эри — первое из Великих озер пострадало от сбросов сточных вод, из-за которых в воде увеличилась концентрация азота и фосфатов. В 1960-1970 годы из-за интенсивного «цветения» в озере начала исчезать рыба, а его само назвали мертвым. Скопление водорослей Cladophora, что гнили на берегах, приходилось убирать бульдозерами.

В 1972 году США и Канада подписали соглашение о качестве воды Великих Озер. Обе страны обязались контролировать три основных источника поступления фосфатов в воду: выбросы муниципальных очистных сооружений, промышленные отходы и сельскохозяйственные стоки. Тогда были определены 43 зоны, требующие особого внимания. Вычеркивают из списка только те участки, на которых проведены работы по очистке. Пока их немного.

На первом этапе, рассчитанном на четыре года, США и Канада договорились сократить поступление фосфатов в воду с 31 тыс. т в год до 16 тыс. т. Где-то в начале 1980-х годов ученые заметили первые признаки улучшения состояния акватории, однако содержание фосфатов и до сих пор высокое. В 2012 году приняли решение в течение четырех лет уменьшить выбросы в центральный и западный бассейна Эри до 6 тыс. т. Всего в течение 2010-2015 гг. только США реализовали 680 проектов по уменьшению загрязнения водоема стоимостью $60 млн.

Возможно, Днепру тоже повезет и его начнут «лечить».

—

Елена Струк; графика: Надя Кельм, разработка: Евгения Дроздова; опубликовано в издании ТЕКСТИ [5]

Перевод: Аргумент [6]

В тему: