Примеры решения проблем реабилитации внутренних водоемов

Защита внутренних водоемов базируется на комплексе мероприятий, которые включают не только снижение загрязнения, но и законодательную базу, а также административные меры, обеспечивающие выполнение решений. Ясно, что в каждом конкретном случае необходимо учитывать антропогенную нагрузку, климат и местные традиции.

Ниже рассмотрена практика охраны водоемов в США и России на примере Великих озер Северной Америки и Ладожского озера, которые являются источниками водоснабжения крупных мегаполисов и близки по лимнологическому статусу [32].

Водоемы находятся на стыке кристаллических щитов (Канадского и Балтийского) с платформами, сложенными осадочными породами. Сформированы деятельностью ледников, которые отступили 12 000 лет назад. Сходны по характеру побережий, рельефу дна и контрасту между северной и южной частями, физико-химическим и гидрогеологическим параметрам (табл. 17). Для них характерны устойчивые плотностные циркуляционные течения и однотипные донные отложения. Песчаные осадки преобладают в прибрежной зоне, а алевропилитовые осадки – в глубоководной. Изначально вода в этих озерах была олиготрофна.

Таблица 17. Гидрологические и гидрохимические параметры озер
Показатели	Озера
	Ладожское	Гурон
Площадь озера, км2	18100	59600
Площадь водосбора, км2	70000	128000
Средняя глубина, м	51	59
Объем воды, км3	908	3540
Период водообмена, лет	12	22
pH	6,4-7,1	8,3–8,55
Поступление N, т/год	71000	24700
Поступление P, т/год	5200	4800
Содержание N, мг/л	0,77	0,70
Содержание P, мг/л	0,018–0,026	0,004–0,030

Великие озёра Северной Америки

Великие озёра – это крупнейший пресноводный источник, содержащий около 20% стоячей пресной воды Земли (табл. 18). Все озера разделены между США и Канадой. Исключением является озеро Мичиган, расположенное на территории США.

Таблица 18. Характеристики бассейна Великих озер
	Верхнее	Мичиган	Гурон	Эри	Онтарио
Длина, км	563	494	332	388	74
Средняя глубина, м	147	85	59	19	84
Общая площадь, тыс. км2	82,1	57,8	59,6	25,7	19
Период водообмена, годы	199	99	22	3	6
Площадь водосборного бассейна, тыс. км2	128	118	134	78	64
Население, млн чел. (1981 г)	0,74	13,97	2,37	13,97	6,64

Масштабы и особенности антропогенного воздействия. Регион является крупным промышленным и сельскохозяйственным центром: здесь проживает 30% населения Канады и 20% населения США (всего около 38 млн чел.); в регионе расположено почти 50% канадских и около 20% промышленных предприятий США [33].

Влияние человека на озёра тесно связано с историей развития района, его геологией и географией. Южную часть региона (оз. Эри и Онтарио) образуют палеозойские осадочные породы. Здесь сформировались крупные промышленные центры (Чикаго, Детройт, Мичиган, Торонто, Буффало, Кливленд) и развито сельское хозяйство. Северная часть (оз. Верхнее и Гурон) расположена на докембрийском щите. Здесь численность населения меньше, а основными видами хозяйственной деятельности является лесоводство и разработка месторождений полезных ископаемых. В результате северные озера остаются близкими к изначальным условиям, а южные озера проявляют признаки деградации.

Обширность Великих озёр выработала иллюзию безграничности их ресурсов, но на практике чрезмерная нагрузка привела к ухудшению состояния водоёмов.

Концепция восстановления озер. В 1909 г. Канада и США подписали Конвенцию о пограничных водах. Она запрещала использовать воду в ущерб здоровью людей или собственности. Главным смотрителем и арбитром в спорах, связанных с загрязнением воды, воздуха, уровнем озёр, работой гидроэлектростанций и другими вопросами, была назначена двухсторонняя Международная совместная комиссия (МСК). Экологические проблемы решаются на основе двусторонних соглашений.

Здоровье людей. В связи с массовыми заболеваниями брюшным тифом МСК в 1912 г. поручила исследовать «загрязнение» Великих озёр. Было установлено, что заболевания вызваны канализационными стоками. К 1930 г. проблему устранили путем переноса водозаборных сооружений в незагрязненные зоны и дезинфекции питьевой воды.

Положительные результаты создали ошибочное мнение, что установка очистных сооружений не является срочной задачей, но спустя 30 лет правительства вновь вернулись к вопросу загрязнения озер.

Эвтрофикация. К 1960 г. обострилась проблема эвтрофикации. Особенно тяжелой была деградация оз. Эри и Онтарио. Часто возникало цветение воды, а скопления разлагающихся водорослей Cladophora на берегах оз. Эри приходилось убирать бульдозерами. Исследование выявило, что ключевым загрязняющим элементом является фосфор, который поступает из трех основных источников: сбросы очистных сооружений, промышленные отходы и сельскохозяйственные стоки.

В 1972 г. было принято Соглашение о повышении качества воды (GLWQA), которое предусматривало в период с 1972 по 1976 г следующие мероприятия:

• снижение сброса фосфора в оз. Эри с 31 до 16 тыс. т/год, оз. Онтарио – с 18 до 10 тыс. т/год;

• ограничение содержания фосфора до 1.0 мг/л в стоках крупных (более 3800 м³) очистных сооружений;

• уменьшение доли фосфора в моющих средствах.

С 70-х годах кислородное обеднение оз. Эри начало уменьшаться, но принятых мер оказалось недостаточно. В 1983 г было решено снизить сбросы фосфора в оз. Эри и Онтарио на 2000 и 430 т/год, а также уменьшить поступление фосфора от распределенных источников в оз. Онтарио и Эри на 80%, в Верхние озера более чем на 50%.

После этого программа дала положительные результаты: в открытых водах состав водорослей изменился в сторону менее автотрофных видов; снизилась масса фитопланктона в прибрежных зонах.

Токсические вещества. В 70-х годах обнаруживается проблема биологической аккумуляции токсикантов. Особую тревогу вызывали стойкие токсиканты, с разнообразными механизмами транспортировки на большие расстояния и аккумулирующиеся в тканях организмов. Потому в 1978 г. была поставлена задача – «восстановить и поддерживать химическую, физическую и биологическую целостность экосистемы Великих озёр».

Для нормализации обстановки были приняты меры::

• ограничить выброс неустойчивых токсикантов до неопасного уровня;

• запретить выброс устойчивых токсикантов, которые аккумулируются биотой;

• контролировать источники загрязнения (места хранения и сжигания отходов, а также свалки).

Даже беглый взгляд показывает огромные масштабы влияния токсических веществ. Содержание ПХБ и ртути в рыбе превышало допустимые для человека нормативы. Установлено снижение репродуктивности и рост врожденных аномалий у водных, наземных и земноводных животных. Распределение химикатов в донных осадках указывало на различные источники поступления. Так, ртуть была связана с промышленными объектами. Размытое распределение веществ (ПХБ, свинец) говорило о важной роли неточечных источников или об атмосферном переносе.

Уникальные характеристики озёр повышают их чувствительность к загрязнению:

• огромная площадь акватории определяет высокий вклад химикатов, поступающих из атмосферы;

• большое отношение площади озер к площади водосборного бассейна означает, что загрязнение поступает практически без фильтрации или разбавления;

• большие глубины затрудняют вымывание токсических веществ и их осаждение.

Тем не менее, управление загрязнением токсикантами было успешным. В 1970 г. устранен основной источник ртути (хлор-щелочное производство). В результате между 1970–1976 гг. содержание ртути в рыбе уменьшилось на 50%. Применение хлорированных органических химикатов и к 1978 г. их содержания в рыбе оз. Мичиган упало на 90%. В 80-х гг. снизился уровень загрязнения донных отложений и биоты. Произошли позитивные изменения в экосистемах (возвратились голые орлы на берега оз. Эри в Канаде).

В 1987 г. была поставлена задача защиты всей экосистемы Великих озёри в Соглашение включен раздел об «экосистемном подходе». Сегодня соглашения 1972, 1978 и 1987 гг. являются основой управления Великими озерами.

Другие проблемы. Несмотря на определенные успехи, сохраняются старые и постоянно возникают новые проблемы, что заставляет совершенствовать систему управления.

За последние 20 лет содержания нитратов и нитритов в озёрах повысилось от 30 до 200%. Это особенно заметно в плотно населенных бассейнах оз. Онтарио и Эри. Пока их содержания меньше ПДК и вредных последствий не наблюдается, но есть опасность их влияния на фитопланктон.

Ускорилась потеря прибрежных заболоченных земель и береговых линий. Так, площадь заболоченных земель оз. Эри сократилась на 70%. Соответственно изменился биологический и химический состав вод, поступающих в озёро. Программы регулирования землепользованием пока лишь предотвратили дальнейшие потери.

Песок, защищающий юго-западный берег оз. Мичиган, стал тонким или исчез. В 1991 г начаты исследования процессов, влияющих на движение песка, чтобы выработать защитные меры.

Вызывает озабоченность флуктуация уровня озер. Изменение климата и забор воды для нужд засушливых регионов могут усугубить эту проблему.

Повышается влияние площадок утилизации и хранения отходов, а также загрязнений грунтовых вод. Значимым становится атмосферный перенос загрязнения от удаленных источников.

В результате коммерческого и спортивного рыболовства, введения новых видов и деградации или потери естественной среды обитания рыба стала мельче, а ее численность снизилась. В озерах начинают доминировать другие виды. Например, ёрш обыкновенный, который попал в бассейн сравнительно недавно с балластной водой. Он питается икрой и малькам окуня и лосося. Угроза для лососевых оз. Верхнее оценивается в 5-10 млн долларов. Моллюск дрейссена речная распространился по всем озёрам и его колонии, иногда, блокируют забор воды. Кроме того, моллюск промежуточный хозяин паразитов многих рыб.

Таким образом, Канада и США в духе сотрудничества решают серьезные экологические проблемы, которые испытывают их общие водные ресурсы: искоренен брюшной тиф, взята под контроль эвтрофизации и снижена концентрация токсичных химикатов. Очевидно, что принятых мер недостаточно. Сохранение Великих озер на благо будущих поколений возможно лишь при согласованных действиях всех пользователей.