Цветут и пахнут От чего погибают крупнейшие озера на планете и как их пытаются спасать. Обзор «Кедра»

Буряты рассказывают, что племена кочевников долго бродили по Сибири в поисках места, где можно было бы осесть, построить дома и вырастить детей. Но они нигде не могли остаться надолго — не было воды. Раз за разом кочевники отправлялись в путь и уже почти отчаялись, когда встретили одинокого странника. Он вырвал из груди свое горящее сердце и прожег им землю насквозь, высвободив воду из недр. Так, согласно легенде, появился Байкал. В древности его называли морем, а местные жители считали, что у него нет дна.

Для бурят Байкал священен: он хранит души умерших предков. Однако сегодня умирает само озеро. С каждым годом ситуация становится хуже. «Кедр» рассказывает, как гибнут самые крупные озера мира — от Байкала до Онтарио.

Байкальский вопрос

В 2011 году в акватории Байкала была найдена спирогира — вредоносная нитчатая водоросль, чужеродная для большей части самого глубокого озера планеты. Растения этого вида и раньше встречались на некоторых участках Байкала, но их количество было незначительным и не могло повлиять на другие организмы. Однако уже в 2013 году были обнаружены обширные загрязнения акватории и берегов, плотно покрытых слизью гниющей спирогиры. Новый вид начал доминировать на глубине от полуметра до семи метров у восточного побережья Байкала и двух третей западной границы озера, угнетая эндемичные живые организмы.

«Развивающиеся водоросли растут ковром. Они заполняют дно, вытесняя байкальские донные сообщества, а также заполняют толщу воды, где она может достаточно прогреться и где водоросли получают необходимое количество пищи для развития. Уменьшается прозрачность воды, проникает меньше солнечного света, который нужен другим организмам. Водоросли проходят свой жизненный цикл и отмирают. В процессе гниения потребляется большое количество кислорода. От его недостатка погибают прежде всего те организмы, которые не могут уплыть, в том числе эндемичные. Но самое главное — среди них оказываются и играющие важную роль в механизме самоочищения Байкала».

В 2015 году специалисты Лимнологического института Сибирского отделения РАН установили, что спирогира заполнила около 60% мелководья прибрежной зоны озера.

Это вызвало массовую гибель ветвистой губки — уникального вида, который не встречается нигде, кроме Байкала, и является крупнейшим природным фильтром. Всего один квадратный метр байкальского дна, который они покрывали, очищал около 20 кубометров воды ежедневно. Сокращение популяции ветвистой губки и неконтролируемый рост спирогиры привел к образованию в акватории Байкала зон экологического бедствия. Примечательно, что эти зоны расположены вблизи бывшего Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, Северобайкальска и бухты Лиственничной — мест, где хозяйственная деятельность человека больше всего вредит природе.

Происходящее сегодня с Байкалом наука называет эвтрофикацией — процессом насыщения пресных водоемов биологически активными химическими элементами. Зачастую ее триггерами становятся различные соединения фосфора — фосфаты и фосфонаты, — которые используются как промышленными и сельхозпредприятиями, так и людьми для бытовых нужд. Например, большинство моющих средств содержат соединения фосфора. Именно повышенная концентрация фосфатов и фосфонатов в пресной воде способствует ускоренному росту фитопланктона и водорослей, в частности спирогиры. Ее неконтролируемое цветение влияет на всю экосистему, отравляя воду и живые организмы.

Может показаться, что эвтрофикация — естественный процесс для пресноводного водоема. Такое часто происходит из-за низкой циркуляции воды при перекрытии дамбой. Оказывает свое влияние и изменение климата. Даже незначительное повышение средней температуры окружающей среды способствует ускоренному развитию микроорганизмов, и, если в водоеме отсутствуют естественные механизмы фильтрации, начинается заболачивание. Оно идет от берега к центру: на дне водоема оседают принесенные грунтовыми водами глинистые частицы и отмершие микроорганизмы. Когда слой отложений становится достаточно плотным, образуется органический ил — сапропель. Так формируется новая экологическая зона. Но в случае Байкала этот процесс нельзя назвать естественным. 

Байкал хранит около 23 тысяч кубических километров чистой пресной воды — это более 80% всего объема поверхностных пресных вод России и приблизительно 20% общемировых запасов. В озере обитает 1200 видов живых организмов. 800 из них являются эндемиками и не встречаются больше нигде на планете: байкальские нерпа и омуль, широколобка, голомянка, различные виды ракообразных. Изменение среды обитания может привести к их исчезновению. Чистота воды также критически важна для жизни миллионов людей. Озеро питает не только Иркутск и Северобайкальск, но и все города на берегах Ангары — реки, вытекающей из Байкала и впадающей в Енисей. Ангарск, Усть-Илимск, Братск, Кодинск — жители всех этих мест связаны с Байкалом. Отравление воды напрямую угрожает их здоровью.

Пример Байкала показывает, как рост численности населения в природной зоне способствует развитию эвтрофикации. Сегодня озеро является одним из популярнейших туристических направлений в России. В прошлом — регион, где многие годы работало масштабное предприятие по производству бумаги. На протяжении десятилетий местные жители, завод и туристы сбрасывали в акваторию водоема промышленные стоки и бытовые отходы, выводя экосистему из состояния равновесия. При этом на Байкале по сей день нет ни одного очистного сооружения, готового фильтровать сточную воду до безопасных для озера показателей.

Во многих населенных пунктах центральной экологической зоны Байкала нет единой канализационной системы. Ее заменяют септиками без дна — выгребными ямами до трех метров в глубину. Их стенки выложены бетонными кольцами, а фильтром, отделяющим твердые отходы от жидких, служит грунт или прослойка из песка и щебня. Такое решение кажется выгодным, потому что позволяет экономить на услугах ассенизаторов. Стоки из подобных выгребных ям просачиваются в землю и вместе с грунтовыми водами попадают в акваторию озера. Они несут с собой опасные химические соединения, в том числе фосфаты и фосфонаты, благотворно влияющие на рост спирогиры, и фекальные бактерии. Именно из-за подобных загрязнений в некоторых местах на Байкале сегодня нельзя пить воду, а рядом с поселком Хужир запрещено купаться в связи с риском кишечной инфекции.

Результаты исследований показывают: загрязнение воды на Байкале уже способно навредить человеку. Вскоре оно же может стать причиной отравления рыбы и привести к болезням местных жителей, употребляющих ее в пищу.

Однако пока что действия властей ограничиваются реконструкцией старых и малоэффективных очистных сооружений и введением запретов, направленных на несуществующие источники загрязнения. Так, в 2022 Минприроды постановило, что допустимые нормы содержания железа, свинца и ртути в промышленных сточных водах, сливаемых в Байкал, не должны превышать нескольких тысячных долей миллиграмма на кубический дециметр. Это в десятки раз меньше, чем в обычной питьевой воде, но есть один нюанс. В приказе Минприроды говорится именно о промышленных стоках, хотя на данный момент на Байкале промышленных предприятий нет. Главные загрязнители озера — бытовые стоки из частных домов и гостиничных комплексов. Однако в их отношении запреты не ужесточаются.Заявления Минприроды о том, что стоки в Байкал должны быть чище питьевой воды, справедливы. Действительно, только так можно сохранить экосистему озера. Но в данный момент законов, регламентирующих этот вопрос в отношении частного сектора, не существует. Если ситуация не изменится, обитающие в акватории Байкала животные и растения необратимо мутируют и даже вымрут.

«Новые очистные сооружения на Байкале уже строились. Например, в Выдрино, недалеко от Байкальска. Некоторые из прежних сооружений модернизировали, но все они — и новые, и реконструированные — не соответствуют требованиям. Для Байкала они действительно строгие, но Байкал того стоит. Убить такую громаду людям, скорее всего, не под силу. Но превратить озеро из самого чистого на планете в рядовое водохранилище — вполне себе».

Байкал — печальный, но далеко не единственный пример беспечности человека. Опыт других стран подтверждает: озерные системы исчезают из-за опрометчивых решений и несвоевременной реакции правительств.

Чужие ошибки и попытки их исправить

Великие озера, Северная Америка

Великие озера располагаются одновременно на территории двух стран: США и Канады. Всего их пять: Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио. Они соединены между собой реками и проливами, благодаря чему образуют единую систему — это самая крупная по площади группа озер на планете. Их побережья густо заселены. Всего на берегах Великих озер проживает около 40 млн человек. На протяжении многих лет местные жители развивали сельское хозяйство и металлообрабатывающие предприятия, используя водные ресурсы, потенциал которых казался безграничным. Наиболее частыми загрязнителями сточных вод были диоксины, полихлорированные дифенилы, цианиды, фенолы, аммиакаты и тяжелые металлы. Повышенные концентрации этих химических соединений вызвали неконтролируемый рост фитопланктона и водорослей. Так в Великих озерах Северной Америки началась эвтрофикация.

Прежде всего загрязнение повлияло на рыбу. Ее отравили ртуть и инсектициды, которые местные фермеры использовали, чтобы защитить хлопок от насекомых. С грунтовыми водами эти вещества попали в озерную систему и стали причиной исчезновения пяти видов рыбы, а вслед за ними — норок и выдр, которые на них охотились. За 20 лет прогрессирующей эвтрофикации в прибрежной зоне Великих озер исчезло еще 11 видов животных и два вида растений.

С начала 90-х правительства США и Канады предпринимают совместные действия, чтобы улучшить экологическое состояние региона.

Так, был полностью запрещен слив промышленных и бытовых отходов в водоемы, благодаря чему содержание фосфора в бассейнах Эри и Онтарио значительно сократилось.

Однако каждую весну вместе с талой водой в акваторию озер с местных ферм попадают минеральные удобрения. Это вызывает избыточный рост цианобактерий и синезеленых водорослей, которые к 2011 году покрыли уже 20% поверхности воды Великих озер.

В 2014 году жители Толидо, одного из прибрежных городов озера Эри, были вынуждены перейти на бутилированную воду из-за повышенного содержания токсинов в водопроводе. К тому моменту озеро уже не загрязнялось новыми сбросами отходов, но накопленные за десятилетия опасные вещества оставались в донных отложениях и отравляли воду.

В общей сложности экосистему Великих озер пытаются восстановить уже более 50 лет. За эти годы были построены новые сооружения для фильтрации бытовых стоков, приняты меры по сокращению использования фосфатсодержащих средств, а донные отложения токсичных загрязнителей регулярно очищали. Однако спустя десятилетия экосистему Великих озер, в особенности Гурона и Эри, не удалось восстановить полностью. Промышленные предприятия продолжают свою деятельность, а каждый новый запрет стимулирует владельцев заводов искать химические реагенты, использование которых еще не ограничено. Как правило, эти вещества тоже оказываются токсичными и продолжают загрязнять воду, после чего история повторяется.

Вода цвета крови

Бива, крупнейшее озеро Японии

Бива — озеро, которое образовалось более четырех миллионов лет назад. Как и Байкал, оно имеет тектоническое происхождение и считается одним из самых древних пресноводных озер в мире и крупнейшим в Японии. Бива занимает 96% площади префектуры Сига, частично переходя на территории еще пяти ближайших регионов. В акватории озера обитают 2300 видов живых организмов, многие из них эндемичны. Общее число зарегистрированных видов животных в окрестностях Бивы на сегодняшний день достигает 3100. Также Бива обеспечивает доступ к воде 14 млн человек и орошает крупнейшие в Японии рисовые поля.

В середине прошлого века вместе с грунтовыми водами в акваторию Бивы попали сельскохозяйственные химикаты. Многие из этих удобрений содержали фосфор и хлорированные углеводороды, которые запустили процесс эвтрофикации. Из-за увеличения концентрации химических элементов водоросли перешли в стадию бурного цветения. Ситуацию ухудшили сбросы промышленных и бытовых отходов, а послевоенная индустриализация только усугубила проблему.

«Красный прилив» — так японцы называли цветение водорослей в озере. В это время вода источала запах гниения, а берега окрашивались в красный цвет. В начале 70-х правительство Японии приняло закон, регулирующий концентрацию биогенных веществ в промышленных сбросах.

1 июля 1982 года в Японии было принято законодательство о предотвращении эвтрофикации. Этот день назвали Днем озера Бива. Закон установил максимально допустимую концентрацию фосфора и азота в промышленных, бытовых и сельскохозяйственных стоках. Такие меры замедлили загрязнение, но не смогли остановить его полностью, ведь население прибрежных городов продолжало расти. В конце 80-х началось строительство очистных сооружений.

Сегодня Бива продолжает страдать от загрязнений, но опасение ученых вызывают не новые сбросы, которые во многом можно контролировать, а гербициды, которые десятилетиями попадали в акваторию озера с рисовых полей и оседали в донных отложениях. Вторым по опасности признан трихлорэтилен, попадающий в озеро с грунтовыми водами. Если его концентрация продолжит расти, это станет новой проблемой одного из древнейших озер на планете. К сожалению, на сегодняшний день японское правительство не предпринимает дополнительных мер для улучшения экологической ситуации на озере.

Замкнутый круг

Балатон, Центральная Европа

Крупнейшее в Центральной Европе озеро Балатон находится в Венгрии. На его территории располагается орнитологический заказник Кис-Балатон. Здесь обитает более 250 видов птиц. 27 из них относятся к особо охраняемым, 14 — гнездятся и выводят потомство только в этом регионе, то есть являются эндемиками. Южный берег Балатона занимают несколько туристических курортов, северный — санатории с термальными источниками.

Балатон действительно крупнейшее озеро Центральной Европы, но только по площади. Глубина его невелика, а дно богато известковыми породами, из-за чего акватория подвержена сильному заболачиванию. Любое чрезмерное воздействие на экосистему со стороны человека может спровоцировать начало эвтрофикации. Именно это зачастую и происходит с пресноводными водоемами в туристических местах. Балатон не исключение. В 70-х годах проблема стала видимой. Именно тогда озеро сильнее всего подверглось загрязнению азотом и фосфором. Причиной стал рост туристической инфраструктуры. Как и в других случаях, химические вещества попали в озеро вместе с бытовыми сточными водами из ближайших санаториев и отелей.

Загрязнение удалось снизить только к середине 80-х благодаря частичному отводу стоков из акватории озера и строительству очистных сооружений выше по руслу реки Зала, впадающей в Балатон. Вода в среднем стала чище на 45–50%, что на какое-то время исправило ситуацию. Но природные особенности Балатона благоприятны для избыточного роста водорослей. Антропогенное воздействие продолжает давать о себе знать сквозь десятилетия. Хотя на протяжении последних лет вода в озере оставалась преимущественно чистой, в 2018-м исследователи зафиксировали повышенное загрязнение в западной части озера, а спутниковые снимки 2020-го однозначно подтвердили: в акватории западных бассейнов Балатона вновь бурно цветут водоросли.

Возобновившаяся эвтрофикация свидетельствует о том, что системы очистки сточных вод нуждаются в модернизации, а туристическая инфраструктура вышла из-под контроля. Правительство Венгрии уже разрабатывает комплекс мер по борьбе с ростом водорослей, но отмечает, что результат будет заметен только спустя десять лет.

Усилия не напрасны

Леман (Женевское озеро), Центральная Европа

Может показаться, что если процесс эвтрофикации запущен, то озеро не спасти. Но это не так. В мировой практике есть пример, который подтверждает, что усилия не будут напрасными.

Леман, или Женевское озеро, — второе по величине озеро в Центральной Европе. Оно располагается в Альпах, на границе Швейцарии и Франции и обеспечивает питьевой водой более 600 тысяч человек. Подобно другим озерам, Леман страдает от промышленных и бытовых сбросов — процесс эвтрофикации в нем тоже начался из-за обилия фосфатов, попавших в сточные воды.

В середине 1950-х местные жители заметили избыточный рост водорослей, причиной которого стала повышенная концентрация фосфора. К середине 1960-х для борьбы с прогрессирующей эвтрофикацией Франция и Швейцария совместными усилиями создали Международную комиссию охраны Женевского озера. В прибрежных зонах были построены новые очистные сооружения — с их помощью фосфор можно было фильтровать и предотвращать его попадание в водоем. На всем побережье полностью запретили использование фосфатсодержащих моющих средств, допустимый объем использования фосфатных удобрений для сельского хозяйства значительно сократили и постарались минимизировать эрозию почвы за счет создания сети ирригационных каналов. Также правительство работало над улучшением качества сети сточных вод — были модернизированы конструкции для предотвращения возможных переливов канализации.

Комплексный подход сработал. К 2011 году концентрация фосфора в озере Леман сократилась почти в четыре раза.

Это впечатляющий результат. Несмотря на то что уровень загрязнения по-прежнему высок, результат стабилен — избыточное цветение удалось остановить. Конечно, если свести все меры предосторожности на нет, рост водорослей возобновится с новой силой. Представители Международной комиссии по охране Женевского озера заявляют, что в ближайшие годы работа по снижению концентрации фосфора в воде позволит уменьшить показатель еще в полтора раза.

Сточная яма или колодец с питьевой водой?

И снова о Байкале

Главная опасность эвтрофикации в том, что ее часто недооценивают, особенно когда речь заходит о таком большом озере, как Байкал. Многие годы считалось, что процесс эвтрофикации на Байкале невозможен и люди могут использовать ресурсы озера, сливая сточные воды в акваторию. Сегодня очевидно, что это не так. Однако в нашей стране до сих пор не существует единой программы по снижению антропогенной нагрузки на озеро. Но самое главное — этого загрязнения можно было избежать.

Еще в середине 1960-х годов научное сообщество предупреждало чиновников об опасности строительства целлюлозно-бумажного комбината. Геолог Андрей Трофимук писал Леониду Брежневу: «Выбор места расположения комбинатов, а также их проектирование осуществлялось министром [лесной промышленности СССР] Орловым волевым порядком, игнорировались данные науки о сейсмичности и возможности загрязнения вод Байкала. <…> Товарищ Орлов давно потерял честь и совесть коммуниста, он систематически обманывает правительство и ЦК КПСС своими заверениями о том, что все вопросы по строительству и эксплуатации комбинатов решены правильно».

В пояснительной записке Андрея Трофимука также были подробно описаны способы предотвращения экологической катастрофы. Он предлагал перенести один из комбинатов в район Гусиного озера, где сбросы не навредили бы байкальской экосистеме. Для другого комбината, здание которого уже было возведено на берегах Байкала, было необходимо построить 60-километровый сток, по которому очищенная на предприятии вода, минуя озеро, попадала бы в долину Иркута, а затем в Ангару ниже Иркутска. Ни одна из этих рекомендаций не была принята во внимание. На протяжении многих лет члены Академии наук СССР продолжали апеллировать к этой записке и предупреждали о все более ужасающих последствиях, но получали только формальные ответы.

Целлюлозно-бумажный комбинат прекратил свое существование в 2013 году. Но до сих пор в опасной близости от Байкала располагается хранилище отходов производства — наследство обанкротившегося предприятия. Шесть с половиной миллионов тонн твердых и жидких отходов «высокотоксичного ила» хранятся в 14 шламонакопителях недалеко от озера. Современные исследования показывают превышение концентрации хлоридов и сульфатов азота и фосфоросодержащих веществ в воде Байкала. В его акватории были выявлены значительные превышения концентрации алюминия, железа, меди, хрома, никеля, свинца, а также повышенная концентрация нефтепродуктов.Сегодня над озером нависла новая опасность. Ежегодно центральную экологическую зону Байкала посещает около трех миллионов туристов. По прогнозам экспертов, в ближайшее время их количество достигнет отметки в пять миллионов человек. Наплыв туристов стимулирует развитие соответствующей инфраструктуры, этот рост не поддается контролю.

«Подсчитать количество незаконных туристических баз на Байкале невозможно. Во-первых, когда исчезают одни, вместо них появляются другие. Во-вторых, часто это совсем небольшие частные базы. В-третьих, незаконные базы маскируются под индивидуальное жилое строительство, то есть на бумаге являются частными домами с десятком комнат. Я не могу сказать, что на проблему закрывают глаза, хотя нашу обычную коррупционную составляющую никто не отменял. Но задача настолько сложная и объемная, что с учетом специфики решить ее можно, только системно регулируя туризм и просвещая людей: как предпринимателей, так и путешественников».

Из-за наплыва туристов и хаотично разрастающейся инфраструктуры Байкал все больше загрязняют бытовые сточные воды, с которыми не могут справиться действующие очистные сооружения. Вскоре этот процесс станет необратимым.

Но есть и хорошие новости. В 2022 году депутаты Государственной думы вынесли на рассмотрение законопроект, полностью запрещающий торговлю и использование моющих средств с фосфатами на территории Байкала. Это более строгая версия законопроекта 2021 года, который предлагал ограничить использование фосфатсодержащих средств, но все же допускал наличие фосфатов и фосфонатов в составе бытовой химии, если их концентрация не превышала 5%. Первая инициатива была отклонена, вторая пока на рассмотрении. Безусловно, этого мало. Для спасения Байкала необходим комплексный подход. Запрет на использование фосфатов лишь его часть. Но все же это шаг в правильном направлении.

По словам Олега Тимошкина, доктора биологических наук, гидробиолога и заведующего лабораторией биологии водных беспозвоночных Лимнологического института Сибирского отделения РАН, в мире существует два варианта государственных стратегий по отношению к озерам. Первая: озеро — сточная яма. Вторая: озеро — колодец питьевой воды. Попытки найти экономически целесообразный компромисс — использовать водные ресурсы озер в пищевых целях и одновременно сбрасывать туда сточные воды — заканчиваются плачевно. В наших силах сделать так, чтобы подобное не произошло с Байкалом.