Причины и последствия чрезвычайных экологических ситуаций в отдельных речных экосистемах Российской Арктики Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 504.054 (470)

ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ В ОТДЕЛЬНЫХ РЕЧНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ

© 2010 г. О.С. Решетняк

Гидрохимический институт, Hydrochemical Institute,

пр. Стачки, 198, г. Ростов-на-Дону, 344090, Stachki Ave., 198, Rostov-on-Don, 344090,

ghi@aaanet.ru ghi@aaanet. ru

Рассматривается вопросы о возникновении чрезвычайных экологических ситуаций на отдельных участках арктических рек России. Приводятся основные причины и последствия антропогенного воздействия на речные экосистемы. Последствия антропогенного воздействия проявляются как в абиотической, так и в биотической компонентах водной среды. Исследование проведено на основе анализа многолетней (1980—2007 гг.) режимной гидрохимической и гидробиологической информации Государственной службы наблюдения за загрязнением природной окружающей среды (ГСН). Установлено, что основной причиной возникновения ЧЭС является накопление в водной среде арктических рек нефтепродуктов, фенолов и соединений железа, меди и цинка.

Ключевые слова: чрезвычайная экологическая ситуация, источники загрязнения, антропогенное воздействие, степень загрязненности водной среды, превышение ПДК, антропогенное эвтрофирование и экологический регресс.

The paper deals with the issue of the emergency ecological situation which arise on the separate parts of the Russian Arctic rivers. The reasons and consequences of the anthropogenic impact on the river ecosystems are given. The consequences of the anthropogenic impact display both abiotic and biotic component of the water environment. The investigation based on analysis of long standing hydrochemical and hydrobiological data from The State Service of Observation for Natural Environment Condition. It is claimed that the accumulation of the pollutions in the water environment of the Russian Arctic rivers is the main reason of the emergency ecological situations.

Keywords: emergency ecological situation, sources of the pollution, anthropogenic impact, degree of the water environment pollution, elevation of the maximum concentration limit, anthropogenic eutrophic process and ecological regress.

В Арктическом регионе по сравнению с другими районами России сохраняется чистая природная среда [1]. Усиление в последние годы уровня антропогенного воздействия и сложившаяся в нашей стране система природопользования привели к появлению в отдельных регионах сильно измененных территорий (импакт-ных районов), где основные последствия антропогенного воздействия проявляются в возникновении чрезвычайных экологических ситуаций (ЧЭС). Чрезвычайная экологическая ситуация - это экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья человека [2].

Основными причинами возникновения ЧЭС являются опасные природные явления (метеорологические и гидрологические) и антропогенное воздействие (прямое первичное и косвенное вторичное загрязнение).

Интенсивное освоение в последние десятилетия северных и сибирских территорий привело в этом регионе к повышению вероятности возникновения ЧЭС. Опасными природными явлениями для Арктического региона являются [3]:

- наводнения в период половодий и паводков на устьевых участках рек;

- штормовые нагоны и сгоны в устьях рек;

- сильное проникновение соленых морских вод в устья рек, особенно эстуарного типа (Печора, Енисей, Хатанга);

- заторы и навалы льда на берега и сооружения, в частности в мелководных районах устьевых взморьев рек (Пур и Таз);

- полное или частичное промерзание баровых бороздин, в первую очередь на устьевых перекатах и барах рек (Пур, Таз, Хатанга, Яна и Индигирка), и другие природные явления.

В настоящем сообщении основное внимание уделено последствиям антропогенного воздействия на арктические реки. Основными видами деятельности, обусловливающими повышение уровня загрязненности поверхностных вод суши, являются горнодобывающая, металлургическая, деревообрабатывающая и целлюлозная промышленности, газо- и нефтедобыча, нефтепереработка, жилищно-коммунальное хозяйство, тепловые электростанции, транспортные центры и др. Среди перечисленных выше источников загрязнения наиболее опасными для весьма уязвимых водных экосистем Арктического региона являются добыча нефти и газа. Различные аварийные ситуации при добыче и транспортировке нефти, бурение скважин, прокладка газо- и нефтепроводов дают огромную нагрузку на ландшафты Арктического региона [1].

Транспортные центры также создают очаги экологической напряженности различных масштабов вследствие механического нарушения уникальной почвенной поверхности и загрязнения поверхностных вод и атмосферы. Основными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, соединения тяжелых металлов, фенолы, лингосульфонаты, формальдегиды, оксиды серы и азота, органические соединения и многие другие.

Такое антропогенное воздействие в первую очередь сказывается на гидрохимическом режиме и состоянии речных экосистем Российской Арктики, при этом они проявляются как в абиотической, так и в биотической компонентах водной среды. Материалом исследования является многолетняя (1980-2007 гг.) режимная гидрохимическая и гидробиологическая информация Государственной службы наблюдения за загрязнением природной окружающей средой (ГСН).

В абиотической компоненте водной среды происходит нарушение кислородного режима в водной среде арктических рек, вызывающее дефицит кислорода (это особенно проявляется на участках рек Кольского полуострова и в Обско-Тазовской устьевой области). Также происходит изменение степени загрязненности водной среды за счет превышения в десятки раз ПДК по концентрациям приоритетных загрязняющих веществ (табл. 1).

Таблица 1

Пространственно-временная изменчивость концентрации приоритетных загрязняющих веществ

в водной среде арктических рек

Бассейн, водосбор реки Диапазон колебания концентраций в ПДК

нефтепродуктов фенолов Соединений

меди | цинка

ПДК, мг/л

0,05 1 0,001 1 0,001 1 0,010

Баренцево море

Водосбор рек Кольского полуострова н.о.**- 98 (р. Роста) н.о. - 120 (р. Печенга) н.о. - 65 (р. Печенга) н.о. - 7,2 (р. Роста)

Водосбор р. Печора н.о. - 68 (р. Печора) н.о. - 53 (р. Печора) н.о. - 86 (р. Колва) н.о. - 16 (р. Печора)

Карское море

Водосбор р. Обь н.о. - 197 (р.Обь) н.о. - 86 (р. Обь) н.о. - 162 (р. Обь) н.о. - 42,8 (р. Обь)

Водосбор р. Надым н.о. - 180 (р. Надым) н.о. - 170 (р. Надым) н.о. - 48 (р. Надым) н.о. - 11,8 (р.Пр.Хетта)

Водосбор р. Пур н.о. - 69 (р. Пур) н.о. - 51 (р.Пяку-Пур) н.о. - 108 (р. Пур) н.о. - 48 (р. Седэ-Яха)

Водосбор р. Таз н.о. - 94 н.о. - 36 н.о. - 62 н.о. - 35,3

Водосбор р. Енисей н.о. - 98 н.о. - 34 н.о. - 39 н.о. - 8,0

Водосбор оз. Пясина н.о. - 68 (р. Амбарная) н.о. - 52 (р. Пясина) н.о. - 91 (р. Щучья) н.о. - 191 (р. Щучья)

Море Лаптевых

р. Анабар н.о. - 67 н.о. - 15 н.о. - 75 н.о. - 10

р. Оленек н.о. - 15 н.о. - 42 н.о. - 28 н.о. - 9,0

р. Лена н.о. - 58 (р. Вилюй) н.о. - 39 (р. Вилюй) н.о. - 29 (р. Вилюй) н.о. - 7,4 (р. Вилюй)

р. Омолой н.о. - 1,8 н.о. - 25 н.о. - 21 н.о. - 17

р. Яна н.о. - 13 н.о. - 25 н.о. - 36 н.о. - 14

Восточно-Сибирское море

р. Индигирка нет данных н.о. - 9,0 н.о. - 23 н.о. - 2,3

р. Колыма н.о. - 21 (р. Колыма) н.о. - 44 (р. Колыма) н.о. - 51 (р. Б. Анюй) н.о. - 9,0

* - в скобках указана река с максимальной кратностью превышения ПДК; ** - н.о. - ниже предела обнаружения.

По содержанию нефтепродуктов аномально высокие концентрации и наибольшее превышение ПДК отмечено в отдельные годы на водосборах рек Кольского полуострова и рек Печора, Обь, Пур, Таз и Енисей. По содержанию фенолов наибольшее превыше-

ние ПДК отмечено в отдельные годы на участках рек Печенга и Надым. Наибольшее превышение концентрации соединений меди и превышение ПДК отмечено на участках рек Печенга, Колва, Обь, Пур, Щучья и Анабар. По содержанию цинка максимальная кон-

центрация и превышение ПДК отмечено на р. Щучья и р. Седэ-Яха (табл. 1).

В биотической компоненте водной среды происходят нарушения структурно-функциональной организации сообществ водных организмов за счет усиления внутриводных процессов, таких как антропогенное эвтрофирование и экологический регресс. Кроме того, возможен кратковременный или постоянный переход речной экосистемы в новый трофический статус.

Поскольку режимные гидробиологические наблюдения ГСН на большинстве арктических рек не проводятся, то пространственную изменчивость эффекта антропогенного воздействия в биотической компоненте водной среды мы приводим на примере рек Кольского Севера. Статистический анализ многолет-

ней гидробиологической информации и разработанная в нашем институте методология позволяют оценить эффект антропогенного воздействия. Данная оценка базируется на изучении пространственно-временного распределения общей численности фитопланктона путем статистической обработки многолетней (1980-2007 гг.) режимной гидробиологической информации [4]. В табл. 2 реки Кольского Севера расположены сверху вниз по увеличению эффекта антропогенного воздействия от минимального - антропогенного эвтрофирования до максимального эффекта - экологического регресса (состояние, характеризующееся уменьшением видового разнообразия гидробиоценоза и упрощением межвидовых отношений между сообществами водных организмов).

Таблица 2

Пространственная изменчивость эффекта антропогенного воздействия на реки Кольского Севера

Река Пункт режимных наблюдений Степень загрязненности водной среды (РД 52.24.643-2002) [5] Мода вариационного ряда ОЧ фитопланктона, тыс. кл/мл Относительная плотность вариационного ряда, По, % Эффект антропогенного воздействия [4] (РД 52.24.661-2004)

Вирма с. Ловозеро Переходная от весьма к очень загрязненной 2,7 17 Антропогенное эвтро-фирование

Луоттнйо-ки Устье Переходная от очень загрязненной к грязной 2,3 14 То же

Патсойоки Борисоглебская ГЭС Переходная от слабо к весьма загрязненной 1,20 43 Антропогенное напряжение с элементами экологического регресса

Териберка 60-й км Серебрянской а/д То же 1,1 45 То же

Печенга п. Корзуново Переходная от весьма к очень загрязненной 1,2 41 »

ст. Печенга То же 1,1 41 »

Кола устье, г. Кола » 1,1 45 »

Колосйоки Устье Переходная от очень грязной к грязной 0,32 147 Экологический регресс

Роста Устье Переходная от очень к чрезвычайно грязной 0,11 260 »

Нюдуай г. Мончегорск, устье То же 0,10 321 »

Основным критерием потенциальной возможности возникновения ЧЭС на водных объектах является высокая частота повторяемости превышения ПДК по содержанию в воде растворенных химических веществ до случаев высокого (ВЗ) и экстремально высокого (ЭВЗ) уровня загрязненности водной среды, принятых в системе Росгидромета [6].

Как показал анализ многолетней режимной гидрохимической и гидробиологической информации сети ГСН, причиной возникновения ЧЭС является накопление в водной среде арктических рек нефтепродуктов, фенолов и соединений железа, меди и цинка.

За последние два десятилетия ЧЭС в бассейне Карского моря отмечены [6]:

- по нефтепродуктам на участках рек Обь, Сев. Сосьва, Полуй и Енисей;

- по соединениям меди на участках рек Обь, Сев. Сосьва, Ныда, Пур и Енисей;

- по соединениям цинка на р Седэ-Яха;

- по фенолам на р. Енисей у г. Игарка.

В бассейне моря Лаптевых [6] ЧЭС отмечены:

- по нефтепродуктам на участках рек Анабар и Вилюй;

- по соединениям меди на участках рек Сартанг, Яна и Анабар;

- по фенолам на участках рек Вилюй, Алдан и Бу-релах.

В бассейне Восточно-Сибирского моря [6] ЧЭС отмечены:

- по нефтепродуктам на участках рек Колыма и Эльги;

- по соединениям меди на участках рек Колыма, Большой и Малый Анюй;

- по соединениям железа на реке Индигирка;

- по фенолам на участках рек Колыма и Малый Анюй.

Характеристика отдельных случаев возникновения ЧЭС по годам представлена в табл. 3.

В отдельные годы было зафиксировано превышение ПДК более чем в 100 раз, например по нефтепродуктам

Таблица 3

Характеристика ЧЭС отдельных речных экосистем Российской Арктики (1995-2007 гг.)

Бассейн Река Пункт режимных Ингредиент Аномально высокая Год обнаружения

наблюдений кратность превышения ПДК

Карского Обь г. Салехард Нефтепродукты 50 1999

моря Соединения меди 55 1997

44 1996

Фенолы 23,23 1998

с. Полноват Нефтепродукты 197 1998

пгт. Октябрьский » 136 1998

с. Мужи Соединения меди 60 1996

Сев.Сосьва с. Сосьва Нефтепродукты 185 1998

Ныда п. Ныда Соединения меди 109 2001

Пур п. Уренгой » » 50 1996

п. Самбург Соединения железа 35 2000

Нефтепродукты 31 2003

Таз п. Тазовский Соединения цинка 52 2004

» железа 48 2004

Фенолы 30 1996

Соединения меди 28 1995

Нефтепродукты 25 1995

Енисей г. Игарка Соединения меди 29,29 2007

Нефтепродукты 24 1998

Моря Лапте- Анабар с. Саскылах Соединения меди 28 2007

вых Яна п.ст. Юбилейная » » 32 1996

Фенолы 20 2006

Лена с. Кюсюр Соединения меди 30 1995

Восточно- Индигирка п. Чокурдах » железа 38 1998

Сибирского » меди 21 2007

моря Колыма с. Колымское » » 29,27 2005

23 2007

Нефтепродукты 29 2004

г. Среднеколымск Соединения меди 29 2007

28 2005

в водной среде р. Обь и Северная Сосьва и по соединениям меди в р. Ныда.

Таким образом, установлено, что в условиях продолжающегося антропогенного воздействия в речных экосистемах Арктического региона может быть:

- периодическое или постоянное превышение в водной среде в десятки раз ПДК содержания нефтепродуктов, фенолов, соединений железа, меди и цинка;

- нарушение в составе биогенных элементов соотношения минеральных форм азота с общей тенденцией повышения содержания азота аммонийного (идет процесс антропогенного эвтрофирования).

Можно с уверенностью предположить, что вероятность возникновения ЧЭС повышается с увеличением частоты повторяемости случаев высокого уровня загрязненности водной среды речных экосистем Российской Арктики.

Литература

1. Загрязнение Арктики. Доклад о состоянии окружающей среды Арктики. АМАП. Программа арктического мониторинга и оценки. СПб, 1998. 188 с.

2. РД 52.24.309- 2004. Рекомендации. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета. М., 2005. 128 с.

3. Чрезвычайные экологические ситуации в районах Российского Севера: учебное пособие / В.А. Брызгало [и др.]; под ред. В.В. Иванова СПб, 2004. 82 с.

4. РД 52.24.661-2004. Рекомендации. Оценка риска антропогенного воздействия приоритетных загрязняющих веществ на поверхностные воды суши. М., 2006. 25 с.

5. РД 52.24.643-2002 Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям. СПб, 2003. 49 с.

6. Никаноров А.М., Иванов В.В., Брызгало В.А. Реки Российской Арктики в современных условиях антропогенного воздействия. Ростов н/Д, 2007. 280 с.

Поступила в редакцию_19 июня 2009 г.