10903

качества имеется только в Иркутской области, где расположено оз. Байкал; общий фон составляют «слабо загрязненная» (2 класс), «загрязненная» (3 класс) и «грязная» (4 класс) воды. Отмечено, что улучшения качества воды не происходит десятилетиями [117].

В табл. 22.3 приведены значения некоторых характеристик качества воды российских водохранилищ, определенных стандартным анализом примерно в те же годы [112]. Тут больше поводов для оптимизма.

Т а б л и ц а 22.3

Прозрачность, мутность, минерализация и содержание растворенного кислорода в основной водной массе водохранилищ России [112]

Замедленный водообмен в водохранилищах сопровождается улучшением таких характеристик воды, как прозрачность, цветность, содержание взвешенных веществ.

Недостижимым по чистоте и прозрачности воды является озеро Байкал (рис. 22.2). В сибирских водохранилищах (Братское, Красноярское) прозрачность воды по белому диску составляет летом 6 – 8 м, в водохранилищах Волжско-Камского каскада варьирует от 1,2 до 4,0 м.

Основные водные массы российских водохранилищ характеризуются малой мутностью, при которой большую часть года концентрация

160

взвешенных веществ не превышает 10 мг/л. В р. Волге до строительства водохранилищ среднее значение мутности воды составляло у г. Ярославля 35

– 40 мг/л, ниже впадения р. Камы 100 – 110 мг/л. Волжские водохранилища, выполняя роль отстойников механических примесей, уменьшили мутность воды в несколько раз [420].

Наименьшей минерализацией (< 100 мг/л) и мягкой водой отличаются водохранилища в области распространения вечномерзлых грунтов (Вилюйское, Колымское), а также Иркутское (речная часть), питающееся водой из оз. Байкал.

В большинстве водохранилищ кислородный режим гораздо более благоприятен для гидробионтов, чем во многих реках. Даже в самых глубоких водохранилищах (Братском, Красноярском) в продолжительный период ледостава минимальное насыщение кислородом придонных слоев основной водной массы составляет свыше 50 %. В водохранилищах европейской части страны, загрязненных сильнее, наименьшие концентрации кислорода редко опускаются ниже летнего ПДК (6 мг/л) и только на локальных участках Иваньковского и Воткинского водохранилищ наблюдался дефицит кислорода [112]. По оценкам лимнологов, если бы не водохранилища, зимой вода в современных Волге и Каме была бы лишена кислорода, что приводило бы к заморам рыб, как происходило до создания каскада, например в 1939 / 1940 г., но более обширным [29].

Бассейн реки Волги. Из всех больших рек России бассейн р. Волги отличается наибольшим водозабором из поверхностных водных объектов и сбросом в них сточных вод как по абсолютным значениям, так и по отношению к водному стоку (см. табл. 2.5). Особенно заметно превосходство по сбросам загрязненных стоков, которые в результате забирает р. Волга (табл.

22.4).

Т а б л и ц а 22.4

Средние многолетние (1985 – 2015 гг.) показатели суммарных годовых сбросов загрязненных сточных вод в поверхностные водные

объекты на водосборе р. Волги в сопоставлении с другими реками [707]

Отрадно, что в многолетней динамике объемов сбросов загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты бассейна р. Волги прослеживается тенденция сокращения по всем показателям (рис.22.3) [707].

Волжско-Камский каскад водохранилищ. В 1995 – 2000 гг. в водо-

хранилищах Волжско-Камского каскада с качеством воды по данным Росгидромета наблюдалась следующая ситуация [109; 420].

Среднегодовые значения ХПК часто превышали ПДК для рыбохозяйственных водоемов (15 мг/л), поднимаясь до 40 мг/л (р. Кама в 6,6 км ниже г. Сарапула), но в целом не были слишком высоки. Значения БПК в воде были часто выше 2 мг / л, но не превышали 4,5 мг /л (рис. 22.4А). Концентрация нефтепродуктов водохранилищах была обычно ниже 0,2 мг/л, но в отдельных случаях наблюдалось более высокое содержание, например, среднегодовая концентрация нефтепродуктов в Чебоксарском водохранилище в 1996 г. составляла 0,99 мг/л (рис. 22.4 Б). Ситуация с концентрацией СПАВ находилась удовлетворительной, за исключением Чебоксарского, Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ в 1996 г. (рис. 22.4 В). В большинстве водохранилищ каскада вода имела повышенную по сравнению с ПДК концентрацию ионов металлов [109]. Сравнительные данные о концентрациях загрязняющих веществ в воде зарегулированных рек Волги и Рейна, выведенные немецкими учеными (табл. 22.5) показывали, что только содержание растворенного органического углерода (РОУ) в первой реке выше, чем во второй. РОУ является суммарным показателем содержания в воде органических веществ. В целом же качество воды в р. Волге было значительно лучше, чем в основной реке Западной Европы [109].

Т а б л и ц а 22.5

Сравнительные данные о концентрациях загрязняющих веществ в воде рек Волги и Рейна [109]

Рис. 22.2 Вода оз. Байкал, уникальная своей самоочисткой и просматривающаяся весной на 40 м вглубь [241]

Рис. 22.3. Многолетняя изменчивость сбросов загрязняющих веществ со сточными водами на водосборе р. Волги [707]

163

Рис. 22.4. Среднегодовое содержание органических веществ по БКП5 (А), концентрация нефтепродуктов (Б) и концентрация СПАВ (В) в воде водохранилищ Волжско-Камского каскада (1995 – 2000 гг.):

1 – Иваньковское, 0,3 км ниже г Конакова; 2 – Угличское, 2 км ниже г. Углича; 3 – Рыбинское, около плотины Рыбинского гидроузла; 4 – Горьковское, 4 км выше г.

Чкаловска; 5 – Чебоксарское, 4,2 км ниже г. Нижнего Новгорода; 6 – Чебоксарское, у г. Чебоксары 1,5 км выше ГЭС; 7 – Куйбышевское, 3 км ниже г. Новочебоксарска;

8 – Нижнекамское, 0,5 км выше с. Каракулино; 9 – Саратовское, в районе г. Балаково; 10 – Волгоградское, у с. Красный Яр [420]

164

Рис. 22.5 Многолетняя изменчивость стока веществ в замыкающем створе Верхнее Лебяжье на р. Волге: штриховыми линиями на графиках обозначены выявленные тренды [707]

165

Рис. 22.6. Качество воды Волгоградского водохранилища и участка р. Волги ниже него в 2011 г. [434]

Рис. 22.7. Качество воды Цимлянского водохранилища в 2014 г. [358]

166

На основании сведений из официальных справочных изданий Росгидромета за 1985 – 2015 гг. в Институте географии РАН анализировались гидрохимические показатели воды р. Волги в замыкающем створе Верхнее Лебяжье, которые рассматривались в качестве характеристик, имеющих многолетнюю изменчивость, в неявном виде отражающую динамику сбросов загрязняющих веществ на водосборе (рис. 22.5). Выявлены определенные тенденции (тренды), обусловленные природными и антропогенными факторами: сток нефтепродуктов, фенолов, соединений меди и цинка сокращался в течение всего исследованного периода; по стоку фосфора и железа до 2005

– 2007 гг. отмечен рост, затем уменьшение; изменчивость стока кремния зеркально отражает ход годового водного стока. При этом снижение показателей водохозяйственной деятельности почти не отражается на гидрохимических характеристиках воды, качество которой в створе Верхнее Лебяжье стабильно держится в классе 3 «загрязненная» [707].

Волгоградское водохранилище – нижнее в Волжско-Камском каскаде (рис. 22.6). Его особенностью является однородность химического состава воды по глубине и акватории, объясняемая многократным годовым водообменом и динамичностью водных масс под воздействием ветровых течений. Водохранилище относится к водным объектам средней минерализации в пределах 228 – 355 мг / л. Вода в большинстве режимных створов в 2011г. характеризовалось 3 классом как «загрязненная» [434; 707].

Напряженная экологическая обстановка сложилась на свободном участке р. Волги ниже г. Волгограда и, особенно, у г. Астрахани, где вода соответствует 4 классу как «грязная» (см. рис. 22.6) [434; 707].

Следуя приведенным данным официально р. Волга считается загрязненной рекой. Тем не менее, качество воды волжских водохранилищ заметно ухудшается лишь в пределах сравнительно небольших по площади ареалов, прилегающих к местам сосредоточенных выпусков сточных вод. На остальной акватории водохранилищ вследствие многократного разбавления сточных вод и активизации жизнедеятельности водных организмов, обусловленной эвтрофированием, загрязняющие вещества современными методами контроля качества воды не обнаруживаются [112]. Данные исследований показывают, что вода водохранилищ является бета-мезосапробной, т.е. не имеющей запаха, прозрачной, с богатой подводной растительностью, необходимой для жизни рыб. Качество воды не идеальное, но оно не может считаться плохим [109;721].

167

Цимлянское водохранилище. В такой же экологической ситуации, что водохранилища Волги, пребывает Цимлянское водохранилище на р. Дону, испытывающем большую антропогенную нагрузку, особенно в нижнем течении. По оценке 2011 г. Цимлянское водохранилище было наиболее загрязнено у ст. Ложки и хут. Красноярский, где вода характеризовалась 4 классом качества как «грязная» [434]. К 2014 г. ее качество у ст. Ложки улучшилось до 3 класса (рис. 22.7). На остальных исследованных участках водохранилища вода соответствует 3 классу – «загрязненная» [358; 434].

Выход из положения. Понятно, что качество воды водохранилищ, особенно на европейской территории страны, оставляет желать лучшего. О выходе из положения цитируем члена-корреспондента РАН А.М. Никанорова: «только системное переустройство водохозяйственного комплекса Российской Федерации в целом… с целью оптимизации использования водных объектов может привести к экологическому оздоровлению рек и водохранилищ… России… и будет способствовать улучшению качества поверхностных вод» [433; 434].

А пока (в 2019 г.) в соответствии с Федеральным законом «Об охране окружающей среды» [662] Правительство Российской Федерации утвердило «Правила отнесения водных объектов к категориям водных объектов для целей установления технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов» [498], согласно которым Федеральное агентство водных ресурсов разделит все водоемы страны на 4 категории от самых чистых (А) до наиболее загрязненных (Г) и начнет новое регулирование. За сложной формулировкой правил кроется важная экологическая и финансовая составляющая. Временных рамок для реализации нововведения нет. В 2019 г. принят также новый закон «Об экологической экспертизе» [663], под который подпадают все лица, «планирующие осуществлять хозяйственную или иную деятельность, оказывающую прямое или косвенное воздействие на окружающую среду» [АН, 2019. – №38].С помощью этих законов и правил ситуацию с загрязнением рек и водохранилищ направят к улучшению.

22.2. Эвтрофирование водохранилищ и «цветение» воды

По условиям существования для растений и животных стоячие (слабо-

168

проточные) водоемы делят на три типа: олиготрофные – бедные кормовыми ресурсами; мезотрофные – со средними запасами кормов; эвтрофные (политрофные) – имеющие богатые кормовые ресурсы.

Эвтрофированием называется процесс обогащения водоема питательными веществами, главным образом биогенными элементами (азот, фосфор, калий, кремний и др.), которые повышают биопродуктивность, при этом меняется видовой состав биологических сообществ, нарушается устойчивость трофических связей. Избыточное эвтрофирование приводит к перегрузкам экосистемы, что ведет к ее упрощению, нарушению устойчивости, ухудшению качества воды и снижению выхода полезной биологической продукции [541].

Процесс эвтрофирования происходит и в естественных условиях, но во много раз быстрее в условиях антропогенных воздействий. Для наиболее чистых олиготрофных и мезотрофных водоемов (рис. 22.8) характерно отношение содержания азота к фосфору (30 – 40)/1, для эвтрофных оно снижается до (20 – 25)/1, для гиперэвтрофных – до (10 – 15)/1, что подчеркивает определяющую роль фосфора в эвтрофировании. Основное количество фосфора в поверхностные водные объекты поступает из канализационных систем городов. Поэтому часто эвтрофными становятся небольшие водохранилища, расположенные в пригородных зонах (рис. 22.9).

В воде внутренних водоемов присутствуют мельчайшие растения размером до 30 – 50 мкм – наннопланктон, состоящий преимущественно из диатомовых водорослей, а также более крупный так называемый сетной фитопланктон, состоящий из пирофитовых, синезеленых и др. водорослей. В результате преимущественного развития сетного фитопланктона возникает «цветение воды», т.е. накопление большой массы этой группы фитопланктона, взвешенного в воде детрита (отмерших клеток сетного планктона) и избыточной массы окисляющих детрит бактерий. Такое изменение экологического состояния водных объектов проявляется в увеличении концентрации автохтонных взвешенных органических веществ в воде с появлением в ней неприятных запахов, привкуса, токсикантов, выделяемых скоплениями синезеленых водорослей, и, как следствие, в снижении видового разнообразия водных организмов, включая рыб.

О степени цветения водного объекта судят по величине биомассы фитопланктона В: при В = 0,5 – 0,9 г/м3 – слабое цветение, при В = 1,0 – 9,9 г/м3

– умеренное, при В = 10 – 99 г/м3 – интенсивное, при В 100 г/м3 – гиперцветение.

Сводка данных, приведенная в табл. 22.6, позволяет получить предста-

169