Техногенез и деградация поверхностных водных объектов

Воздействие техногенеза реки-донора на наземные экосистемы, расположенные за пределами пойменных участков, в основном связано с изменением уровня грунтовых вод. Это неминуемо скажется на структуре растительных сообществ (фитоценозов), а, следовательно, и на составе ассоциированной с ними фауны. Изменение характера растительности влечет за собой также трансформацию почвенного покрова, а в ряде случаев и микро- и даже мезорельефа (например, вследствие интенсификации эрозионных процессов). В совокупности данные явления на определенной стадии их развития можно уже рассматривать как изменения характера ландшафта (Сурков, 1999). При этом можно прогнозировать, что данные изменения, сопровождающиеся развитием нежелательных процессов (эрозия почв, снижение биоразнообразия и т.п.), будут носить характер экологической деградации.

Рассматривая данный вопрос, не следует забывать, что снижение уровня реки-донора может оказать существенное влияние на уровень впадающих в нее притоков. Следовательно, нежелательные изменения наземных экосистем, связанные с изъятием стока реки-донора, могут наблюдаться на весьма обширных территориях.

Таким образом, трансформация наземных экосистем может происходить как вблизи участков гидротехнического строительства, связанного с реализацией проекта антиреки, так и на значительном удалении от него. По этой причине мы рассматриваем эти явления не только как форму сопутствующего, но и как форму дистанционного техногенеза (табл. 3.4).

Риск деградации наземных экосистем может быть снижен на основе учета данного фактора при определении объемов остаточного стока и его режима. Следует также отметить, что снижение уровня грунтовых вод не во всех случаях имеет негативные последствия. На переувлажненных территориях, характерных для северных территорий РФ, снижению уровня водотока может сопутствовать дренирование почвенного покрова, что в этих условиях можно рассматривать как позитивное воздействие (Березнер, 1985), а его экологический механизм - как модифицирующий (табл. 3.4).

v Изменение характера водопользования и экосистемных услуг. Данный аспект техногенеза неразрывно связан с рассмотренными выше. Риск проникновения соленых морских вод в устья рек-доноров в периоды нагонов, связанный с ограничением стока, создает угрозу не только для жизни обитающих там пресноводных организмов, но и делает невозможным забор воды в систему питьевого водоснабжения на этих участках. Например, подобный риск существовал для г.Архангельска при некоторых вариантах проекта переброски стока р.Северная Двина (Березнер, 1985).

Многоплановость данного аспекта обуславливает широкий спектр рассматриваемых форм техногенеза, способных оказать значимое влияние на характер водопользования и возможные экологические механизмы (табл. 3.4).

Основные проблемы, которые можно рассматривать в качестве предмета экологической оптимизации, в данном случае являютсяОчевидно, что спектр проблем водопользования, возникающий при реализации проектов антирек, значительно шире. Например, это обеспечение условий судоходства при остаточном стоке. Однако в данном случае мы ограничиваемся только рассмотрением проблем, непосредственно связанных формированием экологической и социально-экологической ситуации.:

ь обеспечение безопасности питьевого водоснабжения населения;

ь обеспечение объема водозабора для нормальной работы систем технического водоснабжения бытовых и производственных объектовОбеспечение нормальной работы СТВ всех этих объектов необходимо включать в сферу деятельности по экологической оптимизации в силу того, что выход их из строя почти неминуемо влечет за собой ухудшение экологического состояния окружающей среды (например, при прекращении нормальной работы систем очистки сточных вод и канализации).;

ь сохранение водных биологических ресурсов;

ь сохранение охотничье-промысловых ресурсов пойменных и прибрежных территорий.

Их решение при проектировании и эксплуатации антирек можно рассматривать как отдельные направления экологической оптимизации данной деятельности. Две последние из перечисленных проблем приобретают особое значение на территориях традиционного природопользования малых народовВ международных стандартах в близком значении употребляется термин «коренные народы» (МФК…, 2012)., существование которых во многом основывается на использовании экосистемных услуг, и должны решаться в соответствии с требованиями соответствующих отечественныхФЗ «О территориях традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации» от 07.05. 2001 г. №49-ФЗ и международных нормативных документов.

Аспекты техногенеза реципиента антирек

v Организация новых водных объектов. Организация водной системы межбассейновой переброски рек практически всегда требует создания новых водных объектов достаточно большого масштаба (каналов, водохранилищ и др.). Экологические последствия этой деятельности аналогичны организации других искусственных водных объектов. Их можно разделить на две категории:

ь изъятие земель и уничтожение участков наземных экосистем при затоплении территорий;

ь формирование новых водных объектов и обусловленная этим трансформация окружающей среды.

Экологические последствия организации водохранилищ уже хорошо изучены и рассматривались нами ранее при обсуждении проблем зарегулированных речных систем (раздел 3.2.1). В данном контексте следует только обратить внимание на возможные масштабы этой деятельности. Следует подчеркнуть, что это не какие-то второстепенные и малозначимые объекты. Отказ от некоторых проектов межбассейновой переброски вод мотивировался именно масштабами затопляемых территорий и вынужденного переселения людей. Так, по этой причине был отвергнут один из вариантов переброски стока р.Печора, предусматривавший создание огромного водохранилища (О влиянии…., 1967).

На первоначальном этапе эксплуатации новых водных объектов экологический механизм техногнеза является креативным. Создаваемые объекты, как правило, в течение относительно короткого времени из техногенных превращаются в природно-техногенные. В водохранилищах и каналах формируются экосистемы, развитие которых определяется как местными условиями, так и режимом эксплуатации новых водных объектов. Их состояние во многом определяется специальными мероприятиями. Если таковые проектом не предусмотрены или неэффективны, велика вероятность экологической деградации этих объектов. Эти процессы затрудняют эксплуатацию ИТС, в связи чем предпринимаются определенные меры по недопущению дальнейшего ухудшения ситуации. Обычно они носят периодический, импульсный характер и являются ответом на ухудшение условий эксплуатации (очистка от наносов, борьба с зарастанием и т.п.). Это типичный пример поддерживающего экологического механизма техногенеза. Включение реципиента антиреки в структуру управляемой ПТС подразумевает переход на управляющий экологический механизм техногенеза. В этом случае новые водные объекты не только с эксплуатационной, но и с экологической точки зрения рассматриваются не как отдельные образования, а как часть функционирующей системы. Принципиальным отличием является не борьба с негативными явлениями, а устранение их причин. Например, вместо механического уничтожения нежелательной водной растительности осуществляются мероприятия по деэвтрофированию вод, которые проводятся на других участках системы перераспределения стока. В подобных мерах, позволяющих перейти на новых водных объектах от поддерживающего механизма техногенеза к управляющему, и заключается основное содержание экологической оптимизации.

v Биотический техногенез рек-реципиентов, т.е. изменение состава их флоры и фауны (биоты), происходит, главным образом, под воздействием двух различных факторов:

ь гидрологического техногенеза водотока и, как следствие, его геоморфологического техногенеза;

ь создания новых путей для миграции организмов и заселения ими новых биотопов (биологических инвазий).

При переброске стока пойма и часть долины реки-реципиента, как правило, затапливаются и превращаются в русло более многоводной реки (Кузьмин, Викулова, 1974; Антроповский, 1984; 1985). Результатом этого, несомненно, явится перестройка состава водных биоценозов и их пространственного распределения. Так же как и при анализе аналогичной проблемы в реках-донорах, наблюдающиеся изменения, в зависимости от конкретных условий, могут носить разнонаправленный характер. Форма затапливаемой речной долины может обусловить возникновение новых обширных мелководных заросших участков с замедленным течением, в т.ч. и функционирующих в пойменном режимеВ данном случае более правильным было бы употребление термина «техногенный пойменный режим» или «природно-техногенный пойменный режим», поскольку периодичность покрытия водой этих участков определяется режимом ИТС, осуществляющей перераспределение стока, или сочетанием воздействий, обусловленных ее работой, и гидрометеорологическими факторами.. В этом случае можно прогнозировать повышение разнообразия и роли высшей водной растительности, а также зарослевой и лимнофильной фауны. Возможен и обратный сценарий, связанный с ликвидацией застойных участков, интенсивным размывом мелководий, миграцией и переотложением донных наносов. В этом варианте будет наблюдаться исчезновение ряда донных биоценозов. На фоне возможного сокращения общего биоразнообразия водной фауны доминирующую роль будут играть реофильные формы.

Организация любой межбассейновой переброски стока - это создание нового пути для биологической инвазии организмов, которым условия в бассейне реципиента подходят для развития. Часто такие события приводят к существенной перестройке существовавших ранее водных экосистем, а иногда к исчезновению из них некоторых видов.

Несмотря на экологическую значимость наблюдающихся явлений, в обоих случаях механизм техногенеза следует рассматривать не как деградационный, а как модифицирующий (табл. 3.4).

Характер деятельности по экологической оптимизации проектов в данной ситуации определяется прогнозируемыми последствиями. При изменении структуры водных биоценозов вследствие гидрологического и/или геоморфологического техногенеза водотока-реципиента деятельность может заключаться в мероприятиях по инженерно-экологическому обустройству водотока (его целенаправленного природообустройственного техногенеза) с целью сохранения или искусственного создания ценных биотопов, а также недопущения возникновения участков окружающей среды с нежелательными условиямиНапример, это может быть создание искусственных мелководий с высаживанием на них определенных видов водной растительности с целью обустройства нерестилищ промысловых рыб или, напротив, строительство специальных дабм, препятствующих нежелательному заболачиванию прибрежных территорий при увеличении водности реки-реципиента..

Профилактика биологических инвазий в водной среде на практике малоэффективна. Как правило, действенное препятствие для биологических инвазий при искусственном соединении двух бассейнов обеспечивается наличием участка с экстремальными для мигрантов физико-химическими условиями среды. Так, взаимопроникновение биот Средиземного и Красного морей чрез Суэцкий канал затрудняется участком с высокой соленостью воды (оз. Гариб). Искусственное создание подобных непреодолимых преград для нежелательных видов-вселенцев может гипотетически рассматриваться как направление экологической оптимизации проектов межбассейновой (межзональной) переброски стока. Хотя очевидно, что в данном случае фактор солености, как источник экстремального воздействия, неприменим.

v Изменение путей распространения загрязнителей и процесса их депонирования. Чаще всего водные системы, использующиеся в качестве доноров, - это крупные реки, в течение длительного времени подвергавшиеся интенсивному загрязнению и эвтрофированию. При организации межбассейновой переброски вод концентрация нежелательных компонентов в них может существенно возрасти за счет вторичного загрязнения при размывании донных отложений, представляющих депозитарии различных загрязнителей (Авакян и др., 1994; Большая Волга …, 1994; Эдельштейн, 1998).

Не меньшую значимость могут играть процессы, спровоцированные гидрологическим и геоморфологическим техногенезом водных объектов, использующихся в качестве водотока реципиента. Зачастую проекты переброски предусматривают формирование этой части антиреки из участков различного генезиса, таких как:

ь естественные русла водотоков, принимающие перебрасываемый сток;

ь естественные водные объекты (озера и др.), включающиеся в трассу переброски для транзита и аккумуляции вод;

ь искусственные водные объекты, предназначенные для переброски стока и соединения отдельных элементов системы реципиента (каналы), а также аккумуляции вод перебрасываемого стока (водохранилища).

Продвижение вод по любому из этих участков также может сопровождаться их интенсивным загрязнением и эвтрофированием. На участках естественных русел неизбежное изменение гидрологического режима (увеличение водности, скорости течения воды и др.) может сопровождаться переработкой берегов (их размывом), изменением взаимодействия с грунтовыми и подземными водами, а также вторичным загрязнением за счет выноса веществ, накопленных в донных отложениях (Временные…, 1978). Аналогичные процессы будут наблюдаться и при «промывке» транзитных водных объектов. Еще более значимого изменения качества вод следует ожидать в результате выщелачивания веществ из затапливаемых грунтов при создании водохранилищ и прокладке каналов в системе реципиента. Совокупное воздействие этих факторов может привести к тому, что концентрация некоторых веществ в водах антиреки-реципиента может превышать допустимый уровень.

Переброска стока всегда осуществляется непосредственно для удовлетворения нужд водопотребления. Следовательно, риск влияния загрязнителейТермин «загрязнитель» используется в обобщающем значении как агент любого генезиса, уровень содержания которого в воде препятствует ее использованию в питьевых и/или хозяйственных целях. В частности, в данную категорию мы включаем вещества, образующиеся в результате эвтрофирования водных объектов (токсичные метаболиты водорослей, продукты их разложения и т.п.). Сам по себе процесс эвтрофирования, сопутствующий организации водотоков-реципиентов, и его последствия (например, цветение фитопланктона и обусловливаемое им вторичное загрязнение вод) полностью аналогичен таковому при создании водохранилищ, в связи с чем его детальное рассмотрение нецелесообразно. на здоровье и жизнедеятельность человека еще более высок, чем при загрязнении естественных водных систем.

Можно выделить два пути воздействия загразняющих веществ на человека:

ь поступление к водопотребителям вод неудовлетворительного качества;

ь накопление загрязнителей в различных компонентах среды (депозитариях загрязнителей).

Оба эти процесса могут происходить одновременно и рассматриваться как признаки значимой экологической деградации антиреки-реципиента. Следует подчеркнуть, что по своим последствиям второе из этих явлений может представлять большую опасность. Воды неудовлетворительного качества, как правило, можно очистить или, в крайнем случае, прекратить их доступ к потребителям. Значительно сложнее, а зачастую и практически нереально очистить загрязненные почвы или донные отложения. Особую опасность представляет депонирование устойчивых загрязнителей (таких, как тяжелые металлы, диоксины или некоторые пестициды) в почвенном покрове бессточных бассейнов вследствие их ирригации. А ведь именно потребность в ирригации для хозяйственного развития некоторых регионов и выдвигается на первый план при обосновании необходимости организации антирек (межзональной переброски стока).

Загрязнение и эвтрофирование вод могут происходить как непосредственно в водной системе реципиента, так и за ее пределами. Например, благодаря реализации подобных проектов может возрастать уровень загрязненности и эвтрофикации морских бассейнов, в которые попадает сток рек-реципиентов. В соответствии с эти мы рассматриваем эти процессы как сопутствующую и дистанционную формы техногенеза (табл. 3.4).

Экологическая оптимизация данного аспекта организации антирек может включать следующие меры:

ь учет загрязненности почв, грунтов, донных отложений и водных объектов, лежащих на трассе проектируемого водотока-реципиента, и выбор варианта с минимальным проявлением этих воздействий;

ь своевременная ликвидация депозитариев загрязнителей на трассе водотока-реципиента, предваряющая по времени переброску стока;

ь разработка инженерно-мелиоративных мероприятий, позволяющих избежать возникновения новых депозитариев загрязнителей (организация дренажа мелиорируемых почв и др.).

Создание новых путей распространения инфекционных заболеваний и их переносчиков. Водные объекты - это основной путь распространения кишечных и некоторых других инфекций, а также многих гельминтозов. Увеличение водности водотока-реципиента, сопровождающееся попаданием в воду болезнетворных бактерий и яиц гельминтов из заливаемых водой наземных источников (скоплений фекальных и хозяйственно-бытовых стоков, загрязненных грунтов и др.) может способствовать распространению этих заболеваний. Кроме того, водная среда является местом развития различных видов переносчиков заболеваний (трансмиссивных инфекций и инвазий). Например, распространение малярии всегда связано с наличием в регионе водных объектов, пригодных для развития кровососущих комаров. Следовательно, при организации межрегиональной переброски стока можно ожидать:

ь привноса с водным потоком возбудителей кишечных инфекций и гельминтозов, в т.ч. и несвойственных ранее этому региону;

вспышки развития кишечных инфекций, обусловленных бактериальным загрязнением вод, недостаточным санитарно-эпидемиологическим контролем за новыми водными объектами и изменением в работе водозаборов существующих систем питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения;

ь повышения заболеваемости некоторыми трансмиссивными инфекциями и инвазиями, обусловленного созданием условий для массового развития их переносчиков.

Данные факторы создают угрозу не только для здоровья человека, но и могут вызвать вспышки заболеваний у домашних и диких животных (эпизоотии).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 3.4. Основные пути экологической оптимизации антирек

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особого внимания заслуживает изучение этих проблем при организации бессточных антирек, когда переброска вод осуществляется в регионы, где в результате реализации проекта количество открытых водных объектов резко возрастет, а жаркий климат (обычно свойственный засушливым регионам) будет способствовать сохранению и даже развитию возбудителей инфекций в водной средеИмеется в виду явление «вторичного роста» патогенных микроорганизмов при повышенной температуре среды, рассмотренное нами ранее в разделе 3.2.2.2..

Именно поэтому оценке возможности распространения инфекций и инвазий, спровоцированного техногенезом водных систем, придавалось важное значение уже при разработке первых отечественных проектов межрегиональной переброски речного стока (Временные…, 1978).

Эти явления могут проявляться как непосредственно в районе, анализируемом данным проектом, то есть в границах «проектируемой территории», так и далеко за его пределами. В соответствии с этим их следует рассматривать как проявления форм сопутствующего и дистанционного техногенеза (табл. 3.4). Процесс ухудшения санитарно-эпидемиологического состояния водного объекта и/или окружающей его территории, спровоцированный созданием ИТС, является одним из механизмов техногенной экологической деградации.

Экологическая оптимизация данного аспекта техногенеза может осуществляться по следующим направлениям:

ь заблаговременная ликвидация на трассе переброски вод потенциальных источников распространения кишечных инфекций и гельминтозов;

ь разработка специальных инженерно-технических решений по модификации узлов ИТС, минимизирующих возможность развития очагов инфекционных заболеваний человека и животных (отсутствие прогреваемых застойных участков в проектируемых водотоках, учет данного фактора при проектировании водозаборов и систем водоочистки и др.).

v Изменение экологических условий на наземных территориях в бассейнах рек-реципиентов. Этот аспект может проявляться как в форме целенаправленного техногенеза окружающей среды, так и сопутствующего. В первом случае перебрасываемый сток используется для орошения земель. В идеальном варианте результатом этой деятельности является формирование экосистем с высоким биоразнообразием, обладающих рекреационным и хозяйственным значением. Подобные проекты весьма востребованы в засушливых регионах. Целью подвода к ним бессточных антирек является не только увеличение сельскохозяйственных угодий, но и создание новых участков для комфортного проживания людей. В связи с обострением демографической проблемы данная мотивация приобретает все большую значимость. Как правило, обе указанных цели рассматриваются в проектах в форме единого комплекса инженерно-технических и компоновочных решений.

Однако целенаправленный техногенез наземных территорий, окружающих водотоки-реципиенты, не всегда приводит к изменениям окружающей среды, которые с экологической точки зрения можно однозначно рассматривать как позитивные. Во-первых, аридные области отнюдь не являются безжизненными. В них существуют свои специфические экосистемы, которые при ирригации земель подвергаются существенной трансформации или уничтожаются. Во-вторых, как показывает практика, непродуманное создание оросительных систем может вызвать экологическую деградацию обширных участков суши. Так, смыкание почвенных поливных земель с линзами подземных соленых вод приводит к образованию солончаков, непригодных для выращивания сельскохозяйственных культур. Засоление почв происходит и при орошении водами с относительно высоким уровнем минерализации без организации специальных мер по дренированию почв. В этих случаях осолонение плодородного слоя возникает вследствие аккумуляции солей, привносимых с поливными водами. В-третьих, позитивные изменения состояния наземных участков, как правило, наблюдаются до тех пор, пока соответствующая ИТС (например, ирригационная система) функционирует в определенном режиме. Если же ее работа, предусмотренная проектом, нарушается в каком-то аспекте (часто второстепенном с точки зрения основных целей ее создания), велика вероятность развития процессов экологической деградации (например, заболачивание территорий вокруг спонтанно возникших техногенных скоплений вод).

Таким образом, экологический механизм изменения состояния наземной среды в районах водотоков-реципиентов даже при ее целенаправленном техногенезе может принципиально различаться (табл. 3.4).

Сопутствующий техногенез территорий, окружающих водотоки-реципиенты, также носит как позитивный, так и негативный характер. При этом граница между целенаправленной и сопутствующей формами техногенеза в большинстве случаев носит условный характер. Дефицит водных ресурсов обычно рассматривается как фактор, лимитирующий развитие наземных экосистем. Следовательно, его устранение (даже когда это побочный эффект) априорно считается позитивным моментом деятельности. Различия в целенаправленном и сопутствующем техногенезе участков суши вокруг водотоков-реципиентов заключаются главным образом в том, что в первом случае проектом предусматриваются специальные меры по инженерно-экологическому обустройству этих территорий и/или их благоустройству (например, в рекреационных целях).

Значимыми факторами сопутствующего техногенеза участков, окружающих водотоки-реципиенты, являются:

ь затопление и подтопление территории;

ь изменение микро- мезоклиматических условий;

ь изменение характера почвенно-растительного покрова;

ь трансформация местообитаний животных.

Эти факторы могут способствовать как улучшению состояния этих территорий, так и их экологической деградации. Например, подтопление в районах рек-реципиентов, протекающих через залесенные участки, с высокой долей вероятности вызовет деградацию лесов. Причем, поскольку увеличение водности реки-реципиента может вследствие подпора вод повысить уровень воды в ее притоках, подобные явления способны достигать весьма значительных масштабов. Тот же фактор на опустыненных участках, если он не сопровождается рассмотренным выше засолением почв, может способствовать развитию и увеличению площади тугайных лесов, обычно характеризующихся высокой степенью биоразнообразия и являющихся местообитанием многих редких и хозяйственно-ценных видов.

Экологическая оптимизация данного экологического аспекта техногенеза, как и при целенаправленной форме техногенеза, заключается в разработке специальной системы инженерно-экологического обустройства территорий, окружающих водотоки-реципиенты, которая позволила бы включить их в качестве одного из компонентов управляемой ПТС, объединяющей всю систему перераспределения стока.

v Изменение характера водопользования и экосистемных услуг. Данный аспект техногенеза также во многих случаях носит противоречивый характер. В соответствии с международными стандартами (МФК…, 2012) под термином «Экосистемные услуги» понимается получение выгод и благ населением и предприятиями в результате использования экосистем. Экосистемные услуги подразделяются на четыре вида:

Ш обеспечивающие услуги - продукты, получаемые от экосистем. Они могут включать обеспечение пищей (рыболовство), пресной водой, лесным и лекарственным сырьем.

Ш регулирующие услуги - выгоды, получаемые от регулирования экосистемных процессов. В контексте рассматриваемых стандартов (Руководства…, 2012) основное значение в данном случае имеет регулирование водопользования и водопотребления, а также защита от опасных природных явлений гидрометеорологического характера;

Ш культурные услуги - нематериальные блага, которые люди получают от пользования и общения с природной средой. Они включают природные районы, имеющие рекреационное и эстетическое значение, а также территории, представляющие собой мемориалы и места отправления религиозных культов.

Ш поддерживающие услуги - естественные процессы, которые поддерживают остальные услуги. В их число, согласно международным стандартам, входят почвообразование, круговорот питательных веществ, производство первичной продукции.

Пользуясь терминологией, принятой в сфере экологического менеджмента, всю совокупность физических и юридических лиц, пользующихся экосистемными услугами, можно обозначить понятием «стейкхолдеры» (точнее - стейкхолдеры, связанные с использованием ресурсов водотока-реципиента и региона, в формировании условий которого он играет значимую роль).

Осуществление перечисленных экосистемных услуг непосредственно связано с рассмотренными выше аспектами техногенеза водотока-реципиента. В большинстве случаев увеличение его водности ведет к расширению и увеличению объема этих услуг (увеличение рыбохозяйственого потенциала и возникновение рекреационных зон за счет создания новых водных объектов; увеличение биопродуктивности и улучшение водоснабжения и т.п.). Вместе с тем, могут иметь место и различные негативные последствия, затрудняющие доступ к экосистемным услугам или делающие невозможным их осуществление (засоление почв, затопление территорий, имеющих историческое и/или религиозно-обрядовое значение и т.п.).

Техногенез окружающей среды, изменяющей степень доступности и характер экосистемных услуг, может проявляться как в целенаправленной, так и сопутствующей формах. При этом в обоих случаях возможен широкий спектр экологических механизмов - от деградационного до управляющего (табл. 3.4). Например, как целенаправленную экологическую деградацию следует рассматривать случаи запланированного затопления природных экосистем, характеризующихся высоким уровнем биоразнообразия и биопродуктивности. Деградацию подобных экосистем вследствие подтопления скорее можно отнести к сопутствующему техногенезу.

Рассматривая данный аспект техногенеза, нельзя забывать о главной цели деятельности по межбассейновому (межзональному) перераспределению стока - созданию благоприятных условий для экономического развития конкретных регионов. Иными словами, это создание условий для хозяйственного освоения регионов, сопровождающегося, как правило, частичной урбанизацией их территорий. Однако эти явления нельзя безоговорочно рассматривать как фактор негативного воздействия на экосистемные услуги. Во многих случаях именно хозяйственное освоение региона и развитие сопутствующей инфраструктуры создают необходимую базу для рационального пользования природными ресурсами и прекращают их неконтролируемое хищническое потребление.

Значительную часть негативных последствий можно уменьшить или свести к малозначимому минимуму, установив определенный баланс между потребностями в водоснабжении (водопользовании), способами их удовлетворения и механизмами получения экосистемных услуг. Как и в случае с реками-донорами, для этого, прежде всего, необходима разработка экологически ориентированного режима попусков воды в водотоках-реципиентах. Таким образом, перспективным направлением экологической оптимизации в данном случае является организация процесса получения экосистемных услуг всех видов как форм регулируемой эксплуатации ресурсов управляемой ПТС. В свою очередь, это подразумевает включение в нее в качестве элементов всех стейкхолдеров водотока-реципиента.

Обобщая рассмотренные выше материалы, можно сделать следующие заключения:

· Разделение понятий «антирека» и «межбассейновое (межзональное) перераспределение стока» с экологической точки зрения нецелесообразно. Разобщение этих терминов отражает только специфику инженерно-технических решений, направленных на достижение одних и тех же конечных результатов, главным из которых в современном мире становится создание международного рынка водных ресурсовВ предшествующие исторические эпохи, вплоть до средины ХХ века, соединение речных бассейнов проводилось, главным образом, с целью образования новых водных путей (судоходства)..

· Непредвзятый и полноценный анализ экологических последствий реализации проектов антирек возможен только в том случае, если предметом изучения является ПТС, возникающая в результате этой деятельности. Изучение значимых аспектов техногенеза следует проводить как исследование процессов, протекающих в данной системе на базе изучения взаимодействия природных и техногенных факторов. Обязательным элементом оценки каждого аспекта должно являться определение путей и возможностей его экологической оптимизации. Следует подчеркнуть, что авторы монографии рассматривают в качестве одного из видов экологической оптимизации разработку обоснованного отказа от реализации проектов (их запрета), способных повлечь экологические катастрофы, при условии замены на альтернативные варианты, экологические риски которых можно рассматривать как допустимые.

· Антиреки изначально создаются как управляемые ПТС. Однако сам этот факт в настоящее время в полной мере не осознан. По этой причине данные проекты рассматриваются как сугубо технические. На практике возможность их реализации оценивается с позиций экономической (а в скором времени, вероятно, и геополитической) выгоды. Экологическая составляющая данных проектов рассматривается как побочный эффект. Причем подобный взгляд на проблему свойственен как технократам, так и защитникам окружающей среды. Различие в занимаемых ими позициях заключается лишь в том, что первые пытаются принизить роль экологических последствий (или отчасти игнорировать их), а вторые - обосновать их значимость и добиться запрещения реализации проекта. Опираясь на исторический опыт, можно с большой долей уверенности прогнозировать, что победа «экономической» и тем более «геополитической целесообразности» - это лишь вопрос времени. Поэтому возникает необходимость выработки конструктивного подхода к решению проблемы экологической оптимизации значимых аспектов техногенеза межбассейнового (межзонального) перераспределения речного стока, опережающего по времени реализацию этих проектов. Подобный подход, помимо прочего, позволяет использовать антиреки и для решения экологических проблем, например, сохранения природных экосистем в регионах опустынивания, обусловленного развитием парникового эффекта.

· Как показано в вводной части работы, на современном этапе биосфера Земли трансформировалась в биотехносферу. Остановить этот процесс нереально. В этих условиях единственным путем предотвращения глобальной экологической катастрофы является разработка механизмов управления им. Очевидно, что это управление будет достаточно результативным только в том случае, если оно будет осуществляться системно, а не проводиться в виде частных по своим задачам мероприятий по защите отдельных фрагментов окружающей среды. Поэтому создание управляемых ПТСНа территории РФ они, в соответствии с действующим законодательством, могут рассматриваться как один из видов ВХС (межбассейновые или межзональные ВХС). на базе реализации экологически оптимизированных проектов перераспределения речного стока - это один из реальных путей формирования управляемой биотехносферы.

3.2.4 Инженерно-экологическое обустройство малых городских водных объектов

3.2.4.1 Общая характеристика

Под малым городским водным объектом (МГВО) мы понимаем любой водоем или водоток, частично или полностью расположенный на урбанизированной территории, размеры которого сопоставимы с основными элементами городской застройки (зданиями, сооружениями, транспортными магистралями) (Безносов и др., 2006а). Поскольку урбанизация территории ведет к необратимой трансформации существовавших на этих участках водосборных бассейнов, все МГВО представляют собой ПТС. В большинство из них технические компоненты вводятся и в ходе городского благоустройства (облицовка берегов и др.). Нередок и биотический техногенез, осуществляемый в виде целенаправленно изменения биоты этих объектов (посадка декоративных водных растений и др.). Благополучное состояние МГВО поддерживается проведением технических мероприятий или даже созданием специальных ИТС (отвод загрязненных притоков в канализационную сеть, создание инженерно-мелиоративных устройств и многое другое) (Рябов, Сиренко, 1982; Хендерсон-Селлерс, 1987; Волшаник и др., 2003). Таким образом, любой МГВО является продуктом техногенеза того или иного вида, а чаще - комплекса нескольких видов техногенной трансформации.

Спектр экологических механизмов техногенеза МГВО весьма широк. Без принятия специальных мер, окруженные урбанизированной территорией, эти водные объекты неминуемо деградируют. Это происходит даже в том случае, когда они защищены от попадания в них сточных вод. Примером являются многие пруды в московских дворах, которые при прекращении специальных мер по их содержанию быстро замусориваются и начинают представлять угрозу для здоровья населения (особенно детей).

Отличительной чертой данного типового варианта техногенеза являются небольшие размеры водных объектов. Если в предшествующих разделах мы рассматривали, главным образом, процессы регионального и межрегионального техногенеза, то в данном случае эти процессы носят точечный характер. Вместе с тем, это утверждение справедливо только в отношении единичного МГВО и не в полной мере отражает реальную ситуацию. Многие МГВО являются частями гидрографической сети города, принимающей его стоки и транспортирующей их в определенный речной бассейнТак, согласно официальным документам, основной функцией гидрографической сети г. Москвы является отвод сточных вод с ее территории.. Другие можно рассматривать как часть городских систем водоснабжения или водоотведения. Например, многие исследовавшиеся нами МГВО г.Москвы наполняются из городского водопровода, а слив вод осуществляется в городскую канализацию. МГВО принципиально различаются и по своему генезису. В эту категорию входят как трансформированные природные водные объекты, так искусственно созданные, организация которых служит примером креативного техногенеза. Кроме того, современные МГВО являются одним из компонентов урбосистемыПод термином «урбосистемы» мы понимаем динамично развивающиеся природно-антропогенные системы, состоящие из архитектурно-строительных объектов и трансформированных компонентов природной среды (Калабеков, 2003).. Их состояние во многом определяет социальную привлекательность того или иного района городской застройки, ее так называемую «видеоэкологию» (Филин, 1997). МГВО играют существенную роль в формировании санитарно-гигиенических условий в городах и могут даже служить источниками распространения инфекционных заболеваний.

При обсуждении масштабности техногенеза МГВО следует также учитывать, что общее количество малых водных объектов в крупных городах, как правило, всегда было весьма значительно. Например, существуют данные, что в 1872 г. в городской черте Москвы, занимавшей пространство, приблизительно ограниченное Садовым кольцом, их насчитывалось около 200 (Шамаро, 1988). В настоящее время на территории Москвы насчитывается около 350 водоемов с площадью более 0,01 га и порядка 100 малых рек и ручьев общей протяженностью 492,568 км (из них 313, 98 км речных коллекторов и 178,60 км открытых участков) (Пальгунов и др., 1997). На территории столицы осталось всего 9 рек и ручьев, имеющих открытое русло, 57 водотоков полностью заключены в коллекторы. 28 рек и 79 водоемов расположено на особо охраняемых территориях архитектурно-парковых ансамблей. Долины 12 рек и 13 водоемов сами являются уникальными памятниками природы. Однако еще в конце XIX века количество рек, протекавших по территории современной Москвы, было на 25-30% больше. Около 90 малых рек г.Москвы заключены в подземные трубы. В ходе урбанизации на территории города за последнее столетие полностью исчезло более 100 рек и ручьев, более 700 озер, болот и прудов.

Рассматривать МГВО как отдельные объекты техногенеза некорректно. Этот процесс происходит в ходе урбанизации территории или в более широком понимании (особенно в отношении предшествующих эпох) - при трансформации ее из природной территории в селитебную. Вместе с тем, экологические механизмы, определяющие состояние водных объектов, принципиально отличны от процессов формирования окружающих ее других компонентов урбосистемы. Единство и разобщенность процессов техногенеза МГВО и окружающих их территорий целесообразно рассмотреть в контексте их исторического развития.

Несмотря на то, что городские водоемы и водотоки имеют различное происхождение, в их историческом развитии (эволюции) существуют определенные закономерности, обусловленные общим характером изменения экологической и социальной обстановки в процессе урбанизации территории. На основе изучения этих закономерностей нами разработана схема эволюции городских малых водных объектов (Безносов и др., 2006а), представленная на рисунке 3.2 Очевидно, что она отражает лишь наиболее типичные пути развития МГВО, когда процесс урбанизации идет поэтапно и происходит в течение относительного длительного исторического периода. Например, именно так развивалась ситуация в центральной части московского мегаполиса (Забелин, 1990; Малиновский, 1992; Кондратьев, 1997). Первоначально здесь существовали лишь отдельные поселения. Еще в XIII веке современный центр Москвы представлял собой группу деревень, разделенных перелесками, речками и болотами (Бойцов и др., 1993). Даже в XVII веке Москва - большое поселение сельского типа, состоящее из отельных личных хозяйств (Молева, 1997). В других случаях, когда строительство современного города осуществляется на ранее неосвоенной территории, этот этап эволюции выпадает - природные водные объекты сразу оказываются в зоне урбанизации. В связи с этим в их историческом развитии отсутствует период хозяйственно-бытового водопользования.

Рис. 3.2. Схема эволюции малого городского водного объекта

МГВО по происхождению и первоначальному предназначению можно разделить на четыре основных типа:

ь природные водоемы и водотоки;

ь искусственные водоемы хозяйственно-бытового назначения;

ь водные объекты рекреационного назначения;

ь техногенные водные объекты.

Каждый из этих типов появляется на определенном этапе исторического развития города. Дальнейшая эволюция водных объектов, относящихся к одному типу, также носит, как правило, сходный характер.

v Природные водные объекты, оказавшись в пределах человеческих поселений сельского типа или вблизи них, начинают интенсивно использоваться в хозяйственных целях. С этого момента происходят изменения в структуре водных экосистем, в результате бытового загрязнения и эвтрофирования постепенно снижается качество вод (физико-химический и биотический виды техногенеза). На определенном этапе возникает необходимость природообустройственного техногенеза этих объектов, проводимого в целях обеспечения нормальных условий водопользования (периодическая очистка прудов, контроль за сбросом в воду нечистот и др.). Вода из таких водных объектов используется населением, главным образом, в питьевых целях. На современном этапе в подобном состоянии находятся небольшие озера и речки, расположенные или протекающие поблизости от достаточно крупных поселений сельского типа.

В следующий, переходный период, когда территория сельского поселения постепенно урбанизируется, как правило, наблюдается сильная антропогенная деградация малых водных объектов, при которой они переходят в «катастрофическое состояние», для которого характерно резкое ухудшение качества вод (они уже не могут быть использованы в питьевых целях). Многие небольшие водоемы и водотоки полностью исчезают. Социальная привлекательность и рекреационный потенциал окружающих МГВО территорий в значительной мере утрачивается. Происходит это главным образом вследствие двух причин. Во-первых, в период интенсивного градостроительства и промышленного освоения территории антропогенное воздействие на малые водные объекты многократно усиливается. Оно заключается не только в бытовом загрязнении, засорении и эвтрофировании, как на предшествующем этапе. Практически всегда происходит принципиальное изменение характера водосборного бассейна. Во многих случаях русла рек частично заключаются в трубы. Во-вторых, потеря хозяйственного значения водного объекта на этом этапе практически всегда ведет к ослаблению государственного и

общественного контроля за качеством его вод. Кроме того, в переходный период инфраструктура города еще развита не в полной мере.

МГВО по происхождению и первоначальному предназначению можно разделить на четыре основных типа:

ь природные водоемы и водотоки;

ь искусственные водоемы хозяйственно-бытового назначения;

ь водные объекты рекреационного назначения;

ь техногенные водные объекты.

Каждый из этих типов появляется в определенном этапе исторического развития города. Дальнейшая эволюция водных объектов, относящихся к одному типу, также носит, как правило, сходный характер.

v Природные водные объекты, оказавшись в пределах человеческих поселений сельского типа или вблизи них, начинают интенсивно использоваться в хозяйственных целях. С этого момента происходят изменения в структуре водных экосистем, в результате бытового загрязнения и эвтрофирования постепенно снижается качество вод (физико-химический и биотический виды техногенеза). На определенном этапе возникает необходимость природообустройственного техногенеза этих объектов, проводиього в целях обеспечения нормальных условий водопользования (периодическая очистка прудов, контроль за сбросом в воду нечистот и др.). Вода из таких водных объектов используется населением, главным образом, в питьевых целях. На современном этапе в подобном состоянии находятся небольшие озера и речки, расположенные или протекающие поблизости от достаточно крупных поселений сельского типа.

В следующий, переходный период, когда территория сельского поселения постепенно урбанизируется, как правило, наблюдается сильная антропогенная деградация малых водных объектов, при которой они переходят в «катастрофическое состояние», для которого характерно резкое ухудшение качества вод (они уже не могут быть использованы в питьевых целях). Многие небольшие водоемы и водотоки полностью исчезают. Социальная привлекательность и рекреационный потенциал окружающих МГВО территорий в значительной мере утрачивается. Происходит это главным образом вследствие двух причин. Во-первых, в период интенсивного градостроительства и промышленного освоения территории антропогенное воздействие на малые водные объекты многократно усиливается. Оно заключается не только в бытовом загрязнении, засорении и эвтрофировании, как на предшествующем этапе. Практически всегда происходит принципиальное изменение характера водосборного бассейна. Во многих случаях русла рек частично заключаются в трубы. Во-вторых, потеря хозяйственного значения водного объекта на этом этапе практически всегда ведет к ослаблению государственного и общественного контроля за качеством его вод. Кроме того, в переходный период инфраструктура города еще развита не в полной мере.

На следующем этапе водный объект оказывается в пределах окончательно сформировавшейся городской территории. В отличие от переходного периода, он становится элементом городского пейзажа, улучшающего или ухудшающего видеоэкологию данного района. Принципиально изменяется характер использования водного объекта. Если раньше он удовлетворял, главным образом, хозяйственно-бытовые потребности населения, то теперь его основное назначение - рекреационное. Когда специальных мер по инженерно-экологическому обустройству МГВО не проводится, водоем практически всегда не удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям и не должен использоваться для отдыха населения. Однако проведенные нами исследования (Суздалева и др., 2012) показали, что вблизи таких МГВО почти всегда стихийно формируются неорганизованные места массового отдыха (стихийные резорты), часто представляющие опасность для здоровья городского населения. В ряде случаев неконтролируемая рекреационная нагрузка приводит к дальнейшему ухудшению экологического состояния МГВО. Улучшить его состояние в условиях принципиального изменения окружающей территории (водосборного бассейна) можно только путем целенаправленного природообустройственного техногенеза, в ходе которого водный объект подвергается еще более глубокой трансформации, превращаясь в управляемую ПТССледует подчеркнуть, что технические компоненты данной системы (элементы инженерно-экологического обустройства) вводятся в нее с целью поддержания благополучного состояния природных компонентов. (механизмы ее управления будут рассмотрены дальше).