Текст книги "Развитие арктических территорий: тенденции, проблемы, перспективы"

Владимир Германович Милославский
Развитие арктических территорий: тенденции, проблемы, перспективы

© Милославский В. Г., составление, 2018

© Оформление. ООО «Бук», 2018

* * *

д. б.н. Гуков Александр Юрьевич
Якутское управление по гидрометеорологии (п. Тикси)
«Экологический мониторинг в устье Лены как необходимый элемент сохранения арктических водных экосистем»

Лена – одна из крупнейших рек мира, бассейн которой целиком находится в пределах криолитозоны. Она выносит в Северный Ледовитый океан 513 км³ воды, при общей площади водосбора 2 млн 490 тыс. км². Из крупных российских водных артерий – это самая чистая река, при этом не зарегулированная плотинами и ГЭС. Наличие многолетнемерзлых горных пород определяет особые черты, ранимость и уязвимость водной экосистемы. Вода р. Лена характеризуется в основном малой и средней минерализацией, по химическому составу – гидрокарбонатно-кальциевая. К наиболее распространённым загрязняющим веществам, по наблюдениям 2018 г., можно отнести трудноокисляемые органические вещества (по ХПК), соединения меди, фенолы. В целом в устье Лены качество воды существенных изменений не претерпело и относится к III классу («умеренно загрязнённая»). Если сравнить качество вод двух самых больших рек Дальнего Востока – Лены и Амура, обнаруживаются значительные отличия. Длина рек одинаковая – 4400 км, однако в Амуре вода гораздо более загрязнена. Ее нельзя пить, в ней нельзя купаться, пойманная рыба пахнет химикатами. Река много лет подвергается отравлению, как со стороны российских, так и китайских предприятий. На реке Сунгари, которая впадает в Амур, часто происходят химические аварии. Содержание нитратов, фенола, энтеровирусов и других организмов в районе Хабаровска выше допустимых норм в десятки раз. В Амуре плавают рыбы без глаз, хвоста и плавников, сомы с химическими ожогами. Лена по сравнению с Амуром очень чистая река, даже несмотря на то, что многие рыбы в результате загрязнения болеют. Каждый третий омуль в районе устья Алдана финозный (носитель дифиллоботриоза). В устье Лены, учитывая, что хлоридное и сульфидное загрязнение распространяется примерно из одного центра, ядрами которого служат устье Быковской протоки и, в меньшей степени, залив Булункан, устойчивость водных экосистем возрастает от прибрежной зоны к морю. Качество воды по гидрохимическим и гидробиологическим показателям определяется в Комплексной лаборатории мониторинга природной среды ЯУГМС с 1980 г. Загрязнение реки Лены происходит из различных источников, таких как судоходство, речной сток и промышленные стоки. Исследования относительно загрязненных пресных и морских вод демонстрируют уменьшение концентрации некоторых биогенных веществ в сторону моря. В низовья Лены поступает значительное количество загрязняющих веществ. Главное значение имеют взвешенные вещества, сульфаты и хлориды.

Река Лена доставляет ежегодно в авандельту и на шельф 5640 т основных техногенных загрязнителей (медь, железо, цинк, алюминий, хром, ртуть, марганец, магний), Нефтепродукты, хлориды, сульфаты, фосфаты, нитраты, фенолы, цианиды и флотореагенты составляют в сумме еще 177366 т. В бухте Тикси расположен самый крупный в Якутии морской торговый порт; в этом районе располагается один из очагов загрязнения шельфа моря Лаптевых. Средняя концентрация нефтяных загрязнителей в бухте Тикси составляет более 0.1 мг/г, причем в заливе Булункан концентрация нередко превышала 1.0 мг/г. Другой ощутимый источник загрязнения морских экосистем и донных осадков шельфа – вынос речных вод р. Лены. В воде устьевого участка протоки Быковская концентрация нефтяных углеводородов в течение года изменяется незначительно: в среднем от 0.02–0.04 мг/л в период зимней межени до 0,05–0.08 мг/л в летнюю межень. Наиболее высоким содержание нефтепродуктов было в годы интенсивного судоходства: в 1978 г. (1.30 мг/л – 26 ПДК) и 1979 г. (1.35 мг/л – 27 ПДК). В 1979 и в 2005 гг. было зарегистрировано и высокое придонное загрязнение (4 ПДК). В последующие годы наблюдений уровень загрязнений существенно снизился в связи с сокращением горно-промышленных разработок в Северной Якутии и уменьшением судоходства. Отмечено повышенное загрязнение снежного покрова и льда нефтепродуктами в зимнее время. Последующее таяние льда и снега приводит к загрязнению водной среды и донных осадков. Содержание растворенного в воде кислорода показывает, что в течение года эти величины близки к природным. Это подтверждает и состояние микроорганизмов в воде. Среднегодовая численность углеводородокисляющих бактерий в устье Лены изменяется от 1.5 до 0.32 млн кл/л. Сапрофитные бактерии меняют свою численность в течение года в среднем от 150 кл/л в апреле до 0.4 млн кл/л в январе. Максимальных значений сапрофиты достигают в летнее время, в период увеличения стока речных вод, богатых органическими веществами (Гуков,2001).

В заливе Неелова, куда поступают воды Быковской протоки дельты, среднее количество микроорганизмов за весь период наблюдения составило 6,9×106 кл/л, сапрофитных бактерий – 3,0×106 кл/л.). В заливе Булункан было обнаружено 80 видов водорослей, из них диатомовых 57 видов, зеленых 6, синезеленых 7, жгутиковых 6. Максимум значений общей численности составляет 778 тыс. кл/л, общей биомассы – 9.74 мг/л. температуры воды и повышением прозрачности. Виды-индикаторы указывают чаще всего на мезосапробные воды, т. е. загрязненные. Видовой состав зоопланктона характеризуется преобладанием организмов солоноватоводной и пресноводной фауны (до 70 % видов – речные). Средняя численность зоопланктона составляла 923 экз/куб. м, биомасса – 135.1 мг/куб. м (в зимний период). Летом средняя численность составляла 932 экз/куб. м, биомасса– 290 мг/куб.м. Устойчивость водных биоценозов мелководий к возмущающему воздействию антропогенных факторов весьма низкая, что определяется экстремальностью и резкими флуктуациями водной среды [5]. Концентрации загрязняющих веществ имеют тенденцию к снижению по мере удаления от устьев проток дельты р. Лены в сторону моря и с возрастанием глубины моря. В отдельные периоды залповые поступления с речным стоком в устье р. Лены загрязняющих веществ, в том числе, сульфидов и хлоридов, приводят к колебаниям численности и биомассы зоопланктона и эпифауны (мобильной части бентоса). Исследования состояния вод в устье Лены (Гуков,1989) показывает прямую зависимость чистоты воды во всем бассейне реки и ее устье. Результаты говорят о возможности воздействия на прибрежную, наиболее мелководную часть шельфа моря Лаптевых, со стороны загрязненных нефтью и другими веществами речных вод. Способность водной экосистемы реки переработать и нейтрализовать загрязняющие вещества (ассимиляционная емкость) достаточна для ликвидации последствий крупных разливов нефтепродуктов в период открытой воды, однако значительно осложняется в зимний период. В самоочищении вод участвуют микроорганизмы, фитопланктон, высшие растения, беспозвоночные животные, планктон и бентос, рыбы.). Для определения качества воды уже апробирована классификация Вудивисса (Вудивисс, 1977). Согласно организмы без изучения деталей их внешнего строения. В зависимости от количества групп организмов бентоса, присутствующих в пробе, а также наличия или отсутствия видов-индикаторов, присваивается определенный балл по предложенной Вудивиссом шкале. Качество воды, в соответствии с этой шкалой, может быть оценено от 0 баллов до 10 баллов (от «грязной» воды до «чистой»). Для определения биотического индекса применяется рабочая шкала, используемая в Гидрометеослужбе. Другим индексом, используемым в работе, является индекс Гуднайта – Уитли, который учитывает роль многощетинковых червей-олигохет в пробе и отношение их к общему числу организмов. Система определения предельно-допустимой концентрации веществ (ПДК) не позволяет учесть отклик экосистем на концентрацию загрязнителя, а также региональные и локальные особенности водного объекта. В воде образуются сложные комплексы различных химических соединений антропогенного происхождения, которые не могут быть учтены методами гидрохимии и только методы гидробиологической индикации позволяют получить реальные данные о состоянии водных объектов, степень антропогенного воздействия на экосистему. Сравнение данных многолетних рядов позволяет выявить динамику и тенденции процессов.

Режимные наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши, а также прибрежных морских вод по физическим, химическим и гидробиологическим показателям осуществляет государственная сеть наблюдений Росгидромета. Гидробионты (планктон, бентос), как индикаторы состояния среды водного объекта, дают один из самых надежных откликов на изменение качества поверхностных вод на продолжительном временном отрезке. Поэтому, для надежной и эффективной оценки состояния вод необходимо совместное использование биологических, химических и токсикологических (биотестовых) методов. Мониторинг позволяет оценить качество воды водных экосистем, выявить опасность протекающих в наблюдаемых водных объектах негативных биологических процессов, оценить суммарное воздействие антропогенной нагрузки на водные биоценозы (Абакумов, 1979). Систематические наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидробиологическим показателям Госкомгидрометом СССР начались в 1974 г., на базе государственной наблюдательной сети за загрязнением поверхностных вод. В 1989 году гидробиологические показатели измерялись на половине пунктов ГНС, а наблюдениями были охвачены все крупные водные объекты СССР в объеме около 2000 створов на 450 водных объектах. В стране измерения осуществлялись в 30 гидробиологических сетевых лабораториях, в том числе в лаборатории Тиксинского Центра контроля загрязнения природной среды. В 2015 году произошло существенное сокращение сети. Гидробиологические наблюдения в 2016 году выполняются лишь 12 лабораториями в составе 11 УГМС (в том числе Якутского). Из крупных рек России наблюдения ведутся только на шести – Волге, Лене (низовье), Енисее, Ангаре, Амуре, Дону. Абсолютно необходимо восстановить принцип проведения гидробиологических наблюдений в морских и пресноводных экосистемах, положенный в основу наблюдений ГНС в 80‐х годах прошлого века (Израэль, 1984). Это особенно актуально в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых в прибрежных районах шельфовых морей и строительством населенных пунктов и коммуникаций (мосты, газопроводы и пр.). В настоящее время гидробиологические наблюдения в прибрежных морских акваториях ведутся в устье одной большой реки в Арктике – в эстуарной зоне Лены в море Лаптевых (Якутское УГМС, Тикси). В перспективе необходимо расширение района работ. Эта необходимость вызвана обстоятельствами ухудшения качества поверхностных вод. Добиться экологической безопасности бассейна реки Лена можно будет только при выполнении целого комплекса таких природоохранных мер, как, например, создание систем экологического мониторинга, проведение натурных исследований и моделирование русловых процессов, научная разработка мероприятий по предотвращению загрязнения воды, почвы, элементов экосистемы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абакумов В. А. 1979. Основные направления изменения водных биоценозов в условиях загрязнения окружающей среды. – В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем, т. 2. – Л., Гидрометеоиздат. С. 37–48.

2. Вудивисс Ф. 1977. Биотический индекс р. Трент. Макробеспозвоночные и биологическое обследование. – В кн.: Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Л., Гидрометеоиздат. С. 132–162.

3. Гуков А. Ю. Донные биоценозы губы Буор-Хая (море Лаптевых) // Океанология,1989. – Т. 29. – № 2. – C. 316–317.

4. Гуков А. Ю. Гидробиология устьевой области реки Лены. М., Научный мир, 2001.

5. Израэль Ю. А. 1984. Экология и контроль состояния природной среды. – Л., Гидрометеоиздат. 560 с.

д. б.н. Гуков Александр Юрьевич Постаногова Ольга Владимировна Чумаченко Галина Ивановна
Якутское управление по гидрометеорологии (п. Тикси)
«Перспективы развития Якутской Арктики и проблемы охраны природы»

Численность населения северных районов медленно увеличивается в связи с новым этапом освоения Арктики, переоценкой ресурсного потенциала побережья и шельфовых акваторий. Открытие и разработка новых месторождений полезных ископаемых, восстановление судоходства на трассе Севморпути, строительство объектов транспортной инфраструктуры, поселков, портов приводит к потребности в трудовых ресурсах. Восстановить предполагается полярные станции, систему гидрометеорологического обеспечения судоходства, гидрографические предприятия, береговые транспортные базы.

Строительство новых военных баз Министерства обороны на островах Котельный, Врангеля, Земли Франца-Иосифа предполагает усиление «фактора беспокойства» и антропогенного пресса на арктические экосистемы. До 2020 года в Арктике планируется возвести до 100 военных объектов, в том числе 10 аэродромов (построить новые или расширить имеющиеся) для военной авиации на шести островах, отодвигая зону контроля за водной акваторией и воздушным пространством далеко на север от сухопутной границы РФ. В 2018 году должно завершиться формирование дивизии береговой обороны на Чукотке. В том же году планируется завершить формирование новой дивизии ПВО, подразделения которой разместятся от Новой Земли до Чукотки. Будет организовано единое радиолокационное поле вокруг России, в Арктике планируется размещение авиации численностью до двух авиаполков. Деятельность предприятий промышленности и стихийные бедствия приводят к масштабным загрязнениям природных комплексов.

Чрезвычайная паводковая ситуация в 2001 г., ущерб от которой уже оценен, нанесла огромный урон экономике и населению Якутии.

В Ленском улусе привела к потере нефтепродуктов в объёме 11 267, 1 т, из которых в р. Лена, на прилегающую территорию в пределах водо-охранной зоны поступило 9225,1 т. По расчетам Управления водных ресурсов Министерства охраны природы РС(Я), ущерб составил более двух миллиардов рублей. Максимальная концентрация нефтепродуктов составила 15 мг/л в воде и 220 мг/кг в почве, а в районе г. Ленска содержание нефтепродуктов в воде превышало 118 ПДК, а в почве 900 ПДК. Резкое повышение содержания нефтепродуктов в воде и в донных осадках р. Лена связано, прежде всего, с аварийной утечкой нефтепродуктов с Ленской нефтебазы ОАО «Саханефтегазсбыт». В августе 2000 г. их содержание в воде г. Ленска составило соответственно 2 и 4 ПДК, в августе 2001 г. по нефтепродуктам – 161 ПДК, а фенолам – 11 ПДК.

Подобные аварии влияют на береговые процессы, загрязняют нефтепродуктами мелководья и береговую зону, ухудшают кислородный режим, наносят значительный ущерб ихтиофауне, особенно икре и молоди рыб.

Глинистые и песчано-суглинистые мерзлотные почвы, широко распространенные в бассейне Лены, формируются в специфических условиях криолитозоны, отличаются непромывным водным режимом и низкими температурами. Попадая в почву, нефтепродукты агрегируют почвенные частицы, нарушая пористость и плотность, что ведет к изменению аэрации, нарушению температурного и водного режима почвы. Нефтяные базы на берегах Лены, Колымы, Индигирки, склады и базы ГСМ ГП «Якутнефтепродукт» расположены в пределах водоохранных зон рек, т. е. в непосредственной близости от уреза воды, так как завоз ГСМ продолжается по воде. В морпорту Тикси ситуация аналогичная. Эти объекты были построены в советский период, в удобных для разгрузки местах, чтобы производить оперативную разгрузку нефтеналивных танкеров в расположенные рядом емкости. Вопросы охраны экосистем занимали второстепенное место. Авария с Ленской нефтебазой, убедительно показала необходимость выноса за пределы водоохранных зон рек объектов, опасных для природных экосистем.

Экологическая катастрофа, произошедшая летом 2018 г. в бассейне Вилюя в результате прорыва хвостохранилищ алмазодобывающих предприятий, оказала влияние и на водные экосистемы устья Лены. Анализ состава зоопланктона и бентоса в районе о. Тит-Ары, а также в устьевом створе р. Лены в районе о. Столб в начале октября, показывает неудовлетворительное состояние среды обитания, что подтверждается низкими показателями беспозвоночных. Численность зоопланктона по сравнению со среднегодовыми показателями была ниже в 2 раза, бентоса в 3 раза. Изменился химический состав и цвет и свойства воды. Планы развития и восстановления поселка Тикси, как форпоста Центрального сектора Арктики предполагают решение проблем водоснабжения.

Проблема чистой воды – одна из актуальных экологических проблем, развивающаяся на фоне изменения климата и негативного воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду. Силами Тиксигидромета проводится изучение современного состояния экосистемы питьевого озера Мелкого (Дьара), расположенного в 3 км севернее п. Тикси. Оно находится в котловине, окруженной отрогами Приморского кряжа. С юго-запада бассейн ограждают сопки с высотами до 322 м над уровнем моря (г. Столовая), с севера – горы Заря – Тас. Северо-восточная часть бассейна выположена, представляет собой болотистую, травянистую тундру.

В 1943 г. на озере Мелком была построена водозадерживающая дамба, т. е. озеро Мелкое превратилось в водохранилище. С целью улучшения водоснабжения п. Тикси в 1953–54 гг. были проведены изыскания и была реконструирована плотина. Длина водохранилища, образовавшегося при этом, возросла до 1100 м, ширина 600 м. При уровне 32,5 м площадь зеркала озера возросла до 473 × 10³ м², объём составил 1,33 × 10⁶ м³. Площадь водосбора 4,0 км². В результате дальнейшего возрастания числа водопотребителей п. Тикси назрела необходимость увеличения полезного объёма водохранилища. В 1966 году проведены изыскания, на основании которых водохранилище было реконструировано, а именно, построена новая плотина на 240 м ниже старой плотины. Таким образом, площадь водосбора увеличилась до 7,5 км² за счёт водосбора р. Северная Булунканка. От озера до пос. Тикси-3 в 2016 г. проложен новый водовод, длиной 5 км, построена новая водонасосная станция, запланирована новая реконструкция дамбы.

Наблюдения за качеством воды включают определения химического состава, биомасса и численность фито и зоопланктона, донной фауны. Если построить в больших городах, особенно в Якутске современные очистные сооружения, предотвратить загрязнение экосистемы Вилюя со стороны алмазодобывающих предприятий, водная экосистема реки Лена восстановится.

В целях экологической безопасности бассейна реки Лены необходимо создание системы действенного и разветвленного экологического мониторинга, моделирование русловых процессов, разработка мероприятий по предотвращению загрязнения воды, почвы, компонентов экосистемы.

В 2019–2022 гг. планируется продолжение комплексного изучения экосистем морей сибирской Арктики. Помимо сотрудников Дальневосточного отделения РАН, Томского университета, ученых Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера в работах принимают участие сотрудники Комплексной лаборатории мониторинга природной среды Тиксинского филиала ЯУГМС, научно-исследовательского центра г. Фэрбэнкс и университета Джорджии из США. в обработке и анализе проб донных грунтов морского шельфа. Специалисты под руководством академика И. П. Семилетова проводят океанологические и геологические исследования в морях Арктики. В условиях глобального потепления возникает необходимость постоянного слежения за активными гидрохимическими процессами, протекающими в морях Якутии и Дальнего Востока. Процессы образования льда замедляются, площадь многолетнего льда в Арктике вновь сокращается. На шельфе арктических морей находится «вечная мерзлота», которая может разрушаться и высвобождать огромное количество метана и углекислого газа. Этот газ образовался при разложении органики и «замерз» в плейстоцене. Эти пузыри газа, «газовые факелы» проходят через всю толщу океанской воды, поднимаются на поверхность и уходят в атмосферу. Есть предположение, что это газ глубинного происхождения, попадающий в моря из глубин земной коры.

Одной из главных задач специалистов является определение объемов выбрасываемого из глубин арктических морей в атмосферу метана, что прольет свет и на его происхождение. Возрастание концентрации метана может говорить об усилении сейсмической активности в нашем регионе. В 50 км южнее Тикси проходит рифтовая зона – линия схождения двух тектонических плит – Евразийской и Североамериканской.

Рекордные концентрации метана были обнаружены во время зимних экспедиций напротив устья Трофимовской протоки дельты Лены. Большие выбросы метана в Арктике могут привести к катастрофическим последствиям для всего климата Земли. Финансирование исследований осуществляется Российским фондом фундаментальных исследований, Национальным научным фондом США и Национальным фондом США по океану и атмосфере. Взаимовыгодное сотрудничество в Арктике продолжается, несмотря на массу препятствий политического плана. Арктика является «кухней планеты», именно здесь происходят климатические и геологические изменения, кардинальным образом влияющие на состояние экосистемы всей Земли. Изучение производится с использованием современных анализаторов, газовых хроматографов, спектрофотометров, современного геофизического комплекса. Часть оборудования уже использовалась на шведском ледоколе «Один», во время российско-шведской экспедиции СВЕРУС в 2014 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гуков А. Ю. Северный морской путь и охрана окружающей среды // Разнообразие и управление ресурсами животного мира в условиях хозяйственного освоения Европейского Севера: тез. докл. Междунар. конф. (Сыктывкар, 27 нояб. – 1 дек. 2002 г.). – Сыктывкар, 2002. – С. 70–71.

2. Гуков А. Ю. Воздействие нефтяного загрязнения на процессы репродукции гидробионтов в южной части моря Лаптевых // Проблемы репродукции и раннего онтогенеза морских гидробионтов: тез. докл. междунар. науч. семинара (Мурманск, 2–4 нояб. 2004 г.). – М., 2004. – С. 28–31.

3. Гуков А. Ю. Причины ухудшения условий существования ихтиофауны Нижней Лены. Биоразнообразие и рациональное использование природных ресурсов: мат. Всеросс. науч. – практ. конф. 29–30 марта 2018 г. Махачкала 2018. С. 250–253.