Водные ресурсы Свердловской области

Лекция № 7 охрана водоисточников от загрязнения и истощения

Термин «охрана водных ресурсов» общеупотребителен, хотя трактуется неоднозначно. Не унифицирует его и Водный кодекс Российской Федерации, принятый Государственной думой 18 октября 1995 г.

В то же время разработанная в начале 80-х гг. XX в. «Всемирная стратегия охраны природы» определяет охрану природы как составную часть рационального природопользования, обеспечивающую использование природных ресурсов в перспективе.

Поскольку от понимания термина «охрана водных ресурсов» зависит политика общества в природопользовании, однозначность этого понятия представляется весьма важной. С учетом современного состояния водных ресурсов наиболее целесообразно рассматривать их охрану как хозяйственное использование, которое позволяет сохранить не только их количественный ресурс, но и экологическую полноценность. То есть как рациональное, устойчивое водопользование, которое по своей сути призвано решать две задачи:

удовлетворение потребностей людей в воде требуемого качества и в необходимых количествах;

сохранение водных ресурсов как фактора формирования здоровой среды обитания человека.

Анализ гидрохимической информации и состояния экосистем водных объектов на освоенной территории Российской Федерации, в том числе в Свердловской области, показывает, что большая их часть не выполняет свою основную функцию – поддерживать сложившееся в результате длительной эволюции биологическое разнообразие и равновесие. Под воздействием антропогенных факторов происходит деструктуризация водных экосистем, ресурсное истощение водных бассейнов (в широком смысле этого слова), в результате чего экосистемы не могут поддерживать нормальные, здоровые условия существования биоты, в том числе и человека, а следовательно, и общества в целом. Такие изменения вызваны процессом деградации водного бассейна, прекратить который возможно только при целенаправленном влиянии на факторы, формирующие сток и качество воды в водных объектах. Под воздействием антропогенной деятельности были нарушены экологические ограничения использования водных ресурсов, определяемые граничными условиями оптимального функционирования экосистем.

Одной из главных причин современного состояния водных объектов является ранее принятая и практически до сих пор действующая технократическая концепция экономического развития, в основе которой лежит тезис «техника может все», направленный ко всему прочему на запрет экологического нормирования в использовании природных ресурсов. В этой концепции фактически не заложен принцип учета возможных негативных последствий для окружающей природы (а следовательно, среды существования человека, в том числе и социальной) от удовлетворения постоянно возрастающих потребностей общества за счет экстенсивного использования ресурсов.

Подобная концептуальная посылка, «подкрепленная» непониманием важности сохранения сложившегося экологического равновесия в природе как условия полноценной жизнедеятельности человека, привела к развитию технической политики, не имевшей в своей основе оценки самих технологий как источника опасности для среды обитания всего живого. В частности, неприятие (или непонимание) концепции ограниченности водных ресурсов обернулось развитием ресурсорасточительных технологий, в которых вода используется в неоправданно больших объемах, становится отходом производства, несущим вредные вещества, либо теряется безвозвратно.

Недооценка технологий как источника опасности для окружающей среды привела к тому, что общество, по существу, оказалось не готовым защитить природу, понять необходимость приведения в соответствие своих потребностей в ресурсах с возможностями природы их удовлетворять. На водных объектах это сказалось не только в снижении водности за счет безвозвратных потерь, но и в сбросе загрязнений, ставшем нормой в практике современного водоотведения. В результате в поверхностные и подземные источники поступает большое количество разнообразных веществ, оказывающих негативное влияние на биоту водоемов, изменяющих ее структуру и ухудшающих качественные показатели водных ресурсов. По существу, происходит изменение внутриводоемных процессов – одного из главных факторов формирования качества природных вод, способствующих и снижению количества ингредиентов в воде, и вторичному загрязнению.

Поток загрязнений постоянно возрастает, и наступает момент, когда аккумулированной экосистемой энергии Солнца, которую она (экосистема) может использовать, уже недостаточно для освобождения от вредных веществ. Происходит накопление последних, разбалансировка звеньев экосистемы, ухудшение условий ее функционирования и, как следствие, ухудшение качества воды.

Игнорирование необходимости экологического нормирования при водоотведении привело к переоценке самоочищающей способности поверхностных водоисточников, а следовательно, к «перегрузке» загрязняющими веществами и разбалансировке водных экосистем.

В результате биохимической трансформации загрязняющих ингредиентов, поступающих со сточными водами, в водных системах появились новые компоненты. Возможность появления этих веществ не принималась во внимание при оценке влияния сброса сточных вод на экосистемы водотоков и водоемов.

Все это коренным образом изменило направленность и эффективность внутриводоемных процессов, привело к деградации водных экосистем.

В результате хозяйственной деятельности образовались очаги вторичного загрязнения с совершенно непредсказуемыми свойствами, включающиеся в сферу действия внутриводоемных процессов. Исследования показали, что вторичное загрязнение во многих случаях становится определяющим фактором в процессе формирования качества воды.

Производство национального продукта на основе внедрения ресурсорасточительных технологий привело к росту водопотребления, и общество было вынуждено изменить гидрологический режим многих рек и озер. Регулирование стока и создание на реках каскадов водохранилищ преобразовало внутриводоемные процессы и соответственно условия формирования качества поверхностных вод. Подобные масштабные последствия практически не учитывались при хозяйственном освоении ресурсов рек.

В результате гидротехнического строительства изменился не голько гидрологический режим, но также гидрохимические условия и условия существования биоты на значительных участках рек, иногда по всей их длине. Водность ниже гидроузла чаще всего уменьшается, среда существования биоты ухудшается, что, в свою очередь, приводит к ухудшению показателей качества воды и санитарно-эпидемиологической обстановки даже в условиях минимального антропогенного пресса.

В целом при зарегулировании рек происходит трансформация водного и гидрохимического режимов бассейна, к которой его экосистема не готова. Идет революционное разрушение внутренних связей, в результате чего нарушается устойчивость экосистемы бассейна. Формирование же новой равноценной экосистемы на территории с нарушенным гидрологическим и гидрохимическим режимами невозможно, поскольку она, территория, своим своеобразием способствовала формированию именно той «фоновой» биосистемы, которую мы изменили и которая была оптимальной.

Решающим фактором формирования качества поверхностных вод являются биогеохимические условия бассейна, определяемые в основном состоянием водосбора. Любые формы хозяйственного освоения водосборов, а также атмосферный перенос ингредиентов чаще всего приводят к изменению состава поверхностного п грунтового стока.

В результате формируется качественно новая геоэкосистема бассейна, которая по своим репродукционным способностям, а это основное свойство геоэкосистемы, отражающее ее готовность поддерживать оптимальные условия существования биоты значительно отличается от сложившейся в процессе эволюции.

Недооценка необходимости экологического нормирования (или ограничения) при использовании водосбора, недоучет тесной взаимосвязи и взаимовлияния водосборных территорий и водных объектов привела к деградации водосборов.

Уже само отличие приобретенных свойств от сложившихся в процессе эволюционных преобразований говорит о нарушениях первичной геоэкосистемы бассейна, что немедленно вызывает трансформацию его характеристик как количественных, так и качественных. Начинает формироваться такая среда, которая разрушает экологическое равновесие. В результате измененная экосистема бассейна влияет на геохимический комплекс, который, в свою очередь, влияет на экосистему и т. д. Этот процесс может продолжаться до полной деградации бассейна, если не изменить форму и качество антропогенного воздействия на него.

Все загрязняющие вещества, поступающие в водные объекты или продуцируемые ими, имеют вполне определенные источники. Классификация последних может служить основой для выбора направленности воздействия с целью минимизации ущерба, нанесенного ими. В связи с этим источники загрязнения целесообразно рассмотреть как результат технократической концепции и условно разделить на два класса:

Образовавшиеся в результате технологической деятельности и процессов жизнедеятельности человека.

Образовавшиеся в процессе обеспечения населения и экономики необходимым количеством воды.

Первый класс имеет свои подклассы:

Источники локального загрязнения (различные производства, городское хозяйство, мелиоративные системы, ливневые сточные воды, прочие хозяйственные объекты, имеющие локальные выпуски сточных вод).

Источники рассеянного загрязнения – объекты, загрязняющие вещества от которых поступают в природные воды диффузионным путем.

Каждый из подклассов может быть разделен на две категории:

Источники «первичного» загрязнения, из которых в поверхностные воды поступают вещества, являющиеся отходами технологических процессов или продуктами реализации последних.

Источники «вторичного» загрязнения (донные отложения, шламовые поля, искусственные геологические провинции и т. д.), сформировавшиеся в результате физических, биохимических и иных процессов, происходящих в природных водах и на водосборе после поступления в них ингредиентов от источников первичного загрязнения. К этой категории можно отнести и подрусловые воды, которые в современных условиях переносят примерно столько же загрязнений, сколько и основной речной поток.

В настоящее время источники вторичного загрязнения играют весьма заметную роль в формировании качества воды и не могут не учитываться в водохозяйственной практике как один из факторов, регулирующих направленность и интенсивность развития внутриводоемных процессов.

Необходимо обратить внимание и на вторичное загрязнение водоемов, происходящее под воздействием биоты (самозагрязнение). Это загрязнение обусловлено либо продуктами трансформации ингредиентов, поступающих извне, либо компонентами, продуцируемыми гидробионтами при поступлении в систему избытка биогенных веществ. В том и другом случае в экосистеме (зачастую продуцируются вещества либо более токсичные, чем изначально поступившие, либо нарушающие эволюционно сложившееся биотическое равновесие.

Во второй класс источников загрязнения включены все виды гидротехнических сооружений, которые способствуют изменению водности рек. Они опосредованно влияют на гидрохимический режим и биоту водотоков и водоемов, но играют значительную роль в изменении качества воды. Отнесение этих сооружений к источникам загрязнения может быть спорным, но, на наш взгляд, объект, вызывающий появление в воде загрязняющих веществ (продуцируется биотой), и есть источник загрязнения. Здесь не важен механизм поступления загрязнения, а важен сам факт его появления и то, что изначально привело к его появлению и ухудшению качества воды.

Изложенный выше анализ ситуации, сложившейся к настоящему моменту на водных объектах в результате хозяйственной деятельности, а также причин, породивших эту ситуацию, позволяет сформулировать, что же такое водоохранная деятельность.

Водоохранная деятельность, являясь неотъемлемым элементом процесса использования водных ресурсов, должна быть направлена на восстановление и сохранение геоэкосистем водных объектов на уровне, позволяющем поддерживать и репродуцировать оптимальные условия существования биоты на основе принципа «сосуществования» социально-экономической системы и геоэкосистемы бассейнов. Под «сосуществованием» необходимо понимать такое взаимодействие технологических процессов с окружающей средой, при котором потребительские способности общества ставятся в определенную зависимость от возможностей среды удовлетворить эти потребности, а преобразование среды допустимо до уровня, не выходящего за границы условий нормального функционирования экосистемы, которые являются обязательным фактором формирования и поддержания оптимальных условий жизнедеятельности человека.

Цели современной водоохранной деятельности в Свердловской области – восстановление и обеспечение экологического благополучия водных объектов в процессе их хозяйственного использования. Достижение поставленной цели должно строиться на принципе деления единой задачи на взаимосвязанные подзадачи первого и второго уровня так, чтобы решением подзадачи первого уровня создать базис для решения подзадачи второго. Условное деление водоохранной деятельности позволяет дифференцировать необходимые сегодня мероприятия на восстановительные, или «ремонтные», и собственно водоохранные.

Анализ состояния водных объектов Свердловской области показывает, что большинство из них нуждаются в восстановительных мероприятиях, которые, однако, без соответствующего подкреплении водоохранными мерами будут практически неэффективны.

Достаточно четко обозначаются и цели «ремонтных» работ – восстановление функциональной способности геоэкосистем водных объектов до уровня, при котором они смогут поддерживать экологически безопасные условия существования человека.

Другой вопрос: насколько это возможно? Здесь необходимо рассмотреть два крайних случая:

в биогеоэкосистеме бассейна не произошло необратимых изменений;

в биогеоэкосистеме произошли необратимые изменения.

В первом случае можно ставить задачу восстановления биогеоэкосиетемы водного бассейна до «фонового» состояния.

Во втором случае такую задачу решить невозможно, т. е. необходимо заведомо и сознательно понизить барьер экологической значимости этих водных объектов до уровня, который будет обеспечен равновесием, установившимся в новых восстановленных геохимических и гидрологических условиях.

Один из основных принципов достижения поставленной цели – ограниченность интервала условий оптимального существования полноценных экосистем водных объектов и водосбора. То есть необходимой и важнейшей задачей является разработка критериев определения экологических ограничений антропогенной нагрузки, или экологическое нормирование.

Анализ условий функционирования экосистемы позволяет ответить на вопрос, какими должны быть экологические нормативы.

Известно, что экосистемы водного объекта и водосбора могут нормально функционировать в сравнительно узкой области условий воздействующих факторов. Вне этой области они не способны поддерживать установившееся в процессе эволюции равновесие. Следовательно, при экологическом нормировании использования водных ресурсов воздействующие факторы не должны сдвигать условия существования экосистемы водного объекта за пределы области экологических ограничений, вне которых невозможно поддержание сложившегося равновесия.

Если нельзя восстановить «фоновые» биогеохимические условия, следует оценить потери «качества» экосистемы с целью определения максимально возможных качественных показателей водоисточников.

В современной реальной ситуации важно соблюдение основного экологического принципа достижения цели охраны вод – обеспечение баланса потребностей общества в ресурсе и возможностей экосистем удовлетворить эти потребности, что потребует нового технологического подхода к использованию водных ресурсов. То есть экологические ограничения использования ресурса должны ограничивать потребности общества в этом ресурсе.

Теоретической основой для достижения целей охраны вод является экосистемный подход, который является естественным следствием развития мировоззрения и складывающейся реальной обстановки на Земле (продолжение глобального демографического и технологического роста нагрузок на окружающую среду; недостаточность организационных мер по ликвидации распространения устойчивых загрязнений на большие расстояния; понимание того, что для всех практических действий биосфера остается закрытой системой).

Характерными особенностями этого подхода являются: синтез знаний, целостное рассмотрение проблем (установление взаимоотношений между системами на различных уровнях интегрирования), ориентация на конкретные меры (экологические, предупредительные и т. д.).

Экосистемный подход к водоохранной деятельности требует при планировании каких-либо мероприятий на водосборе или акватории любого водного объекта учета практически всех компонентов экосистемы водного объекта и водосбора и их взаимодействия.

Экосистемные требования при разработке водохозяйственной политики и стратегии предусматривают:

применение межотраслевых процедур выбора решений относительно будущего использования водных ресурсов не только на основе потребностей в воде отдельных секторов, но и на основе экосистемного подхода;

решение водных проблем в рамках экосистемных пространств, которые необязательно совпадают с административными, географическими или политическими границами;

применение при планировании и оценке воздействия временного горизонта, охватывающего больший период, чем это принято в нынешней практике экономического планирования;

рациональное использование возобновляемых экосистемных ресурсов в соответствии с принципом устойчивой отдачи;

создание благоприятных условий для восстановления экосистем, деградировавших в результате деятельности человека;

охрану водоразделов, особенно верхних водосборов, от действий, оказывающих неблагоприятное влияние на водные экосистемы;

предупреждение либо ликвидацию загрязнения, прежде всего в его источнике;

сохранение биологического разнообразия и генетических ресурсов водных экосистем;

распространение информации среди водохозяйственных, административных органов и населения с целью привлечения широкой общественности к планированию водохозяйственной деятельности и к выбору решений.

Достижение основной цели водоохранной деятельности представляется как поэтапный процесс, на каждом этапе которого решаются конкретные задачи. Первым этапом должна быть стабилизация состояния водных ресурсов на современном зафиксированном уровне, поскольку дальнейшее ухудшение состояния приведет к экологической катастрофе. Этот зафиксированный уровень должен стать той отправной точкой, с которой начнется восстановление экогеосистем водных объектов.

Стабилизация должна основываться на снижении поступления загрязняющих веществ в окружающую среду за счет уменьшения объема выпускаемой продукции по старым технологиям. Пуск новых производств в период стабилизации должен базироваться на современных ресурсосберегающих технологиях и на тех принципах извлечения и употребления отходов производства, позволяющих направить их в сферу использования.

Исключительную роль должны сыграть экономические рычаги, побуждающие предприятия снижать количество потребляемой воды и сбрасываемых отходов

Необходимо внедрить экономический механизм, стимулирующий сокращение объема бытовых сточных вод либо за счет снижения планируемых норм водоотведения (что, как показала практика зарубежья, в определенных пределах оправданно), либо за счет более рационального использования этой категории стоков.

Важным моментом стабилизации состояния водных ресурсов является эксплуатация гидротехнических сооружений в соответствии с разработанными нормативными документами.

Необходимо сказать, что процесс стабилизации – это не одномоментное действие, а многолетняя работа, и, если еще учесть инерционность природных систем, он неоднороден ни в зональном, ни в бассейновом отношении.

Признаком стабилизации может служить информация о закреплении основных показателей функционирования экосистем в определенном интервале. Причем не следует ожидать, что это будет стабильно хорошее состояние. Оно может быть и стабильно плохим, важно, чтобы не происходило дальнейшего ухудшения этого состояния. И уже исходя из данного зафиксированного стабильного состояния необходимо проводить восстановительные мероприятия, состав которых будет зависеть от конкретной ситуации, складывающейся на акватории и водосборе.

Уровень восстановительных работ определяется, с одной стороны, необходимостью реабилитации геоэкосистемы водного объекта до фонового состояния, а с другой – техническими, экономическими и ситуационными возможностями. Поскольку во многих геоэкосистемах произошли необратимые изменения, восстанавливать необходимо до уровня, соответствующего оптимальному для функционирования экосистем в этих изменившихся под влиянием хозяйственной деятельности условиях. То есть необходим сравнительный стандарт для таких изменившихся условий.

Нужно четко представлять, что при проведении восстановительных мероприятий обязательны определенные поддерживающие меры, без которых первые просто могут не иметь смысла.

Следующим этапом является поддержание состояния восстановленных водных объектов на достигнутом уровне, которое должно базироваться на ресурсосберегающих технологиях ведения хозяйства и совершенных системах защиты водных ресурсов от загрязнения и истощения. Система «внешних» и «внутренних» для водного объекта мероприятий зависит от конкретного вида хозяйственной деятельности, водного объекта и его возможности выдержать антропогенное воздействие, не изменяя своей экологической значимости, т. е. во главу угла должна ставиться способность водотоков и водоемов к продукции оптимальных для жизнедеятельности биоты условий, а также возможности водных объектов удовлетворить те или иные потребности в ресурсе – основной принцип комплексного и рационального использования водных ресурсов. По существу, такой подход представляет собой новое экологическое мышление, которое должно стать основой хозяйственной деятельности общества.

Управление реализацией восстановительных и водоохранных мероприятий может осуществляться только с помощью анализа данных мониторинговых наблюдений, организация которых является необходимым условием функционирования системы восстановления и охраны вод.

Глобальные цели мониторинга поверхностных вод таковы: определять статус качества вод;

выявлять и количественно оценивать общие тенденции в изменении качества вод;

устанавливать причины наблюдаемых условий и тенденций; выделять группы проблем качества вод, существующие в специфических географических районах;

представлять накопленную информацию и оценки в форме, которая может быть использована органами управления и контроля ресурсами для рассмотрения альтернативных путей и принятия необходимых решений.

В соответствии с вышеуказанными целями конкретизация задач, для решения которых должны быть использованы данные мониторинга, зависит от структуры использования вод бассейна и состояния его геоэкосистемы.

Управляющий механизм реализации водоохранной деятельности должен базироваться в первую очередь на экономических и законодательно-правовых рычагах, позволяющих регулировать отношения в сфере использования и охраны природных ресурсов.

Исключительно важно реализовать экономический механизм, который бы способствовал снижению водопотребления, сброса загрязнений в окружающую среду, восстановлению геоэкосистем бассейнов как главного фактора, формирующего условия существования биоты. Концептуальной основой экономического механизма должен быть принцип приоритета здоровья и благосостояния населения.

Не должно создаваться ситуации, при которой выплата штрафов, например, была бы выгодней, чем осуществление намечаемых водоохранных мероприятий.

Эффективность любого мероприятия, любой программы зависит также от организации надзорных функций за выполнением, в основе которых должен лежать принцип оценки достижения цели, а не освоения средств или проведения намеченных, например, на какой-то период операций. Соответственно должен быть разработан и механизм применения санкций за недостижение намечаемой природоохранной цели. В основе этих санкций должен лежать принцип «здоровье человека – основное богатство государства».

Одно из важнейших мероприятий, направленных на защиту водных объектов от загрязнения, – перехват загрязняющих веществ, поступающих из локальных источников, очистными сооружениями. От эффективности работы последних во многом зависит санитарное и гидрохимическое состояние водных объектов – приемников сточных вод.