Комплексная оценка состояния водохранилищ
Волжско-Камского каскада
по критериям экологической безопасности
Д. г.н. , к. г.-м. н. , к. х.н. ,
аспирант
Водохранилища Волжско-Камского каскада в настоящее время изучены практически со всех сторон, однако, комплексная оценка состояния природной среды отсутствует. При этом часть информации доведена до количественных оценок, другая же часть имеет только качественные показатели и экспертные оценки исследователей.
В настоящей работе предпринята попытка экспертной комплексной оценки состояния водохранилищ Волжско-Камского каскада с использованием количественных, качественных и интуитивных экспертных оценок.
Для решения поставленной задачи использована методика экспертных оценок, разработанная в лаборатории Баттеле Университета в г. Колумбус (США), достаточно успешно используемая в США, Канаде и в странах Западной Европы [ 1 ]. Эта методика дополнена критериями экологической безопасности, определенными с позиций синергетического подхода, разработанного И. Пригожиным [ 4 ].
По методике Баттеле состояние компонентов окружающей среды экспертно оценивается на основе имеющейся различной информации, включая количественные показатели, рейтингом в процентах, исходя из 100 процентов для оптимального состояния. Эти экспертные оценки разработаны группой специалистов Института водных проблем РАН, Гидропроект», и [ 2, 3 ].
Среди всего многообразия компонентов природной среды в качестве наиболее представительных, определяющих состояние водохранилищ и прилегающих территорий, были выбраны четыре компонента для водной экосистемы и три для наземной экосистемы (табл. 1). Поскольку перечисленные компоненты оказывают различное влияние на оценку состояния природной среды в целом, группой экспертов были определены «удельные веса» индикационных компонентов, которые учитывались для комплексной количественной оценки состояния водохранилищ (табл 1).
Для разработки критериев экологической безопасности использованы синергетические представления о развитии процессов в открытых локальных нелинейных системах (И. Пригожин). В свете этих представлений изменения в окружающей среде в результате техногенных воздействий (загрязнение воздуха, почвы и вод, сокращение численности популяции и видового многообразия животного мира, деградация растительности, накопление тяжелых металлов в биоте и т. д.) можно рассматривать как процессы, характер развития которых обусловлен наличием или отсутствием равновесных условий в системе [ 4 ].
Таблица 1.
Компоненты окружающей среды, определяющие состояние
водохранилищ и прилегающих территорий Волжско-Камского каскада
и степень их участия в комплексной оценке («удельный вес»)
Основные (индикационные) компоненты природной среды | Удельный вес компонентов | |
Водная экосистема | Гидрологический режим | 3 |
Качество воды | 4 | |
Гидробиологические процессы | 2 | |
Ихтиофауна | 3 | |
Наземная экосистема | Подтопление берегов | 1 |
Переработка берегов и оползневые процессы | 1 | |
Ландшафты | 2 |
В равновесных условиях системы, когда внешние воздействия на нее незначительны, процессы в системе развиваются в линейном устойчивом режиме. Возникновение неравновесных условий, связанных с существенным внешним воздействием обусловливает нелинейный неустойчивый режим развития процессов с качественными изменениями. Дальнейшее обострение неравновесных условий системы приводит к резкому лавинообразному режиму развития процессов, в результате чего возникает кризисное состояние системы [ 4 ]. С учетом оценки состояния компонентов окружающей среды в % от оптимального состояния, хорошее состояние характеризуется 80-100%, удовлетворительное – 60-80%, неудовлетворительное – 35-60% и кризисное – менее 35%
В соответствии с изложенными положениями по имеющимся данным [2] произведена оценка состояния водной и наземной экосистем и общего состояния окружающей среды по водохранилищам Волжско-Камского каскада (табл. 2).
На основании полученных рейтинговых оценок выполнена комплексная оценка экологического состояния зон водохранилищ Волжско-Камского каскада (табл. 3).
Наиболее неблагополучное состояние выявлено для Чебоксарского и Нижнекамского водохранилищ. Кризисное состояние природной среды Чебоксарского водохранилища и кризисное состояние водной экосистемы Нижнекамского водохранилища определяются прежде всего низким качеством воды: ПДК превышаются по БПК5 в 1,5-2,5 раза, по нефтепродуктам – в 5-6 раз, железу – в 2-3 раза, меди – 5-7 раз, что соответствует рейтингу 20-25 баллов, и неудовлетворительным гидрологическим режимом.
Таблица 2.
Экспертная оценка состояния окружающей среды
в % от оптимального состояния
по водохранилищам Волжско-Камского каскада
Водохранилища | Водная экосистема | Наземная экосистема | Природная экосистема в целом |
Волжский каскад | |||
Иваньковское | 50 | 70 | 52 |
Угличское | 62 | 74 | 66 |
Рыбинское | 39 | 71 | 52 |
Горьковское | 40 | 64 | 51 |
Чебоксарское | 32 | 59 | 35 |
Куйбышевское | 48 | 60 | 50 |
Саратовское | 60 | 60 | 60 |
Волгоградское | 54 | 58 | 55 |
Камский каскад | |||
Камское | 48 | 66 | 56 |
Воткинское | 53 | 70 | 63 |
Нижнекамское | 30 | 66 | 39 |
Эти факторы заметно сказываются на снижении рыбопродуктивности водохранилищ (1-1,3 кг/га, рейтинги 25-30 баллов). В то же время указанные факторы, мало влияют на развитие неблагоприятных гидробиологических процессов (рейтинг Чебоксарского водохранилища 40, Нижнекамского - 60 баллов). Оба водоема характеризуются как мезотрофные со средним уровнем зарастания.
Практически все водохранилища, кроме Угличского и Саратовского, характеризуются неудовлетворительным состоянием водной экосистемы или отдельных ее компонентов.
Рыбинское и Горьковское водохранилища имеют самую низкую промысловую рыбопродуктивность (0,7-0,8 кг/га, рейтинг 25 баллов), что в значительной степени определяется неудовлетворительным качеством воды. По этому компоненту водохранилища имеют по сравнению с другими водохранилищами рассматриваемой группы наихудшие показатели, уступающиие лишь Нижнекамскому и Чебоксарскому водохранилищам.
Близкое к кризисному имеют состояние ихтиофауны Волгоградское, Камское и Воткинское водохранилища: промысловая рыбопродуктивность составляет 1,2 - 3,4 кг/га, рейтинги 35-40 баллов, что связано, по-видимому, с их неблагоприятными морфологическими особенностями. Состояние остальных компонентов - гидрологического режима, качества воды и гидробиологических процессов удовлетворительное или близкое к нему.
Таблица 3.
Комплексная оценка состояния природной среды
в зоне воздействия водохранилищ Волжско-Камского каскада
по критериям экологической безопасности
Наименование водохрани-лища | Оценка состояния экосистем | Основные компонен-ты среды, отражаю-щие ухудшение состояния экосистемы | ||
Водная экосистема | Наземная экосистема | Комплекс-ная оценка | ||
Волжский каскад | ||||
Иваньковское | неудовлетв | удовлетв. | неудовлетв | Эвтрофирование |
Угличское | удовлетв. | удовлетв. | удовлетв. | |
Рыбинское | неудовлетв | удовлетв. | неудовлетв | Ихтиофауна |
Горьковское | неудовлет. | удовлетв. | неудовлетв | Ихтиофауна, эвтрофирование |
Чебоксарское | кризисное | Неудовлетв | кризисное | Качество воды, ихтиофауна |
Куйбышевское | неудовлетв | удовлетв. | неудовлетв | Эвтрофирование |
Саратовское | удовлетв. | удовлетв. | удовлетв. | |
Волгоградское | неудовлетв | неудовлетв | неудовлетв | Ихтиофауна |
Камский каскад | ||||
Камское | неудовлетв | удовлетв. | неудовлетв | Ихтиофауна |
Воткинское | неудовлетв | удовлетв. | удовлетв. | Ихтиофауна |
Нижнекамское | кризисное | удовлетв. | неудовлетв | Качество воды, ихтиофауна |
По состоянию ихтиофауны наиболее благополучны Иваньковское водохранилище – промысловая рыбопродуктивность 30 кг/га, рейтинг 70 баллов, Куйбышевское, Угличское и Саратовское водохранилища с рыбопродуктивностью 4,3 – 6,6 кг/га, рейтинги 55-60 баллов. Последние два характеризуются удовлетворительным или близким к нему состоянием и по всем остальным компонентам водной среды: гидрологическому режиму, качеству воды и гидробиологическим процессам.
Иваньковское и Куйбышевское водохранилища, квалифицируются как эвтрофные водоемы с высокой степенью зарастания, однако для них характерны относительно благоприятные условия по качеству воды и гидрологическому режиму, что при высоком уровне кормовой базы определяет достаточно высокую рыбопродуктивность этих водохранилищ.
Состояние наземной экосистемы в береговой зоне большинства водохранилищ классифицируется в целом по рассмотренным компонентам (ландшафты, развитие подтопления и переработки берегов, оползневых процессов) как удовлетворительное, за исключением Чебоксарского и Волгоградского водохранилищ, где состояние наземной экосистемы неудовлетворительное. Неудовлетворительное состояние ландшафтов характерно для прибрежной зоны Чебоксарского, Саратовского и Волгоградского водохранилищ, неудовлетворительное состояние трансформации прибрежной зоны фиксируется для Куйбышевского и Волгоградского водохранилищ из-за значительной протяженности оползневых склонов, в т. ч. с крупными оползневыми массивами, а для Волгоградского водохранилища также из-за интенсивного развития переработки берегов. Подтопление берегов развито до неудовлетворительного состояния практически по половине водохранилищ каскада: Иваньковскому, Угличскому, Рыбинскому, Чебоксарскому и Нижнекамскому водохранилищам.
Выводы
1. На основе методики Баттеле количественной оценки состояния окружающей среды и синергетического подхода сделана оценка экологического состояния водохранилищ Волжско-Камского каскада.
2. Примененная методика позволяет сочетать традиционные нормированные показатели с экспертными оценками состояния компонентов водной и наземной экосистем, что дало возможность целостной оценки состояния природной среды в зоне воздействия водохранилищ.
3 Удовлетворительное состояние водной и наземной экосистем выявлено только для Угличского, Саратовского и Воткинского водохранилищ. Кризисное состояние природной среды в целом характерно для Чебоксарского и Нижнекамского водохранилищ. Для остальных водохранилищ каскада состояние природной среды оценивается различной степенью неудовлетворительного.
Литература
1. Вторжение в природную среду. Оценка воздействия. Под ред. М., Прогресс, 1983, 190 с.
2. , Салтанкин состояние водохранилищ Волжского каскада. Екатеринбург: Изд-во «Виктор», 1997, 258 с.
3. , , Мулина оценка геоэкологического состояния водохранилищ Волжско-Камского каскада. Актуальные проблемы водохранилищ. Ярославль, Институт биологии внутренних вод РАН, 2002, с. 269-270
4. орядок из хаоса. М., Прогресс, 1986
