Вологодская область обладает хорошо развитой гидрографической сетью, что обусловило интенсивное использование рек и озер в качестве транспортных путей. По территории области проходят две магистрали: Волго-Балтийский водный путь и Северо-Двинская шлюзованная система. Обеспечение судоходства по этим путям требует большого объема гидромеханизированных работ для дноуглубления русла. Постоянное проведение дноуглубительных работ в таких водоемах, как оз. Белое, реки Вологда и Сухона отрицательно влияет на состояние их экосистем. Так, исследованиями, проведенными Вологодской лабораторией ГосНИОРХ в 1989 г. на р. Вологде, был определен значительный ущерб, наносимый кормовой базе и рыбным запасам.
Другим направлением хозяйственной деятельности, включающей проведение гидромеханизированных работ, служит строительство мостовых переходов через реки области. В зонах строительства перемещаются достаточно большие объемы русловых грунтов, что отрицательно сказывается на речных экосистемах. Это было показано исследованиями, выполненными в 1988-92-95 г.г. на реках Кубене, Сухоне и Юг.
Значительная доля ущерба, наносимого водным сообществам, связана с использованием гидромеханизированных работ для добычи песчано-гравийной смеси в русле рек. Изучение последствий разработки месторождений песка в р. Кубене было проведено в 1991 г. с точки зрения оценки ущерба рыбным запасам водоема, имеющего первую категорию рыбохозяйственной ценности. Наиболее богата нерудными строительными материалами р. Сухона, особенно Тотемское и Усть-Печеньгское месторождения, которые интенсивно эксплуатировались с середины 1980-х годов.
На фоне хронического и глобального загрязнения р. Сухоны проведение любых гидромеханизированных работ способствует возникновению очагов вторичного загрязнения, помимо обычных последствий механического разрушения биотопов. Это определило необходимость более детального исследования влияния гидромеханизированных работ на речную экосистему на примере р. Сухоны, учитывая, что она является самой крупной рекой Вологодской области и испытывает комплексные и мощные антропогенные нагрузки: изъятие воды, сброс сточных вод, лесосплав, судоходство, добыча полезных ископаемых, строительство мостов.
Состояние экосистемы р. Сухоны изучалось Вологодской лабораторией ГосНИОРХ по отдельным районам начиная с 1988 г. За период с 1988 по 1993 г.г. проведено комплексное обследование бассейна реки по гидрохимическим параметрам, гидробиологическим показателям и состоянию рыбных запасов. Эти фоновые материалы были использованы для сравнительного анализа с данными, полученными в 1992 г., по изучению отдельных районов проведения гидромеханизированных работ и возникновению очагов вторичного загрязнения.
Возможные негативные влияния гидромеханизированных работ на экосистему реки связаны как с абиотическими факторами через изменение гидрологических и гидрохимических характеристик водных путей, так и с прямой гибелью планктонных и бентосных организмов.
Кроме того, может происходить прямая гибель икры, молоди рыб и ухудшение условий нагула и воспроизводства рыб при потере кормовых и нерестовых участков, а также изменении кормовой базы. Последнее может выражать и сокращение рыбных запасов при ухудшении условий обитания для кормовых организмов.
Наряду с известными общими закономерностями конкретные аспекты влияния и величина ущерба, наносимого реке Сухоне в результате проводимых гидромеханизированных работ, определялись следующими моментами:
– с одной стороны, площадью повреждений, объемами и методами проведения работ. Тем более, что применяемый способ добычи НСМ (нерудных строительных материалов с большой глубиной выборки грунта и значительной площадью повреждения в 200 га), остро ставит вопрос о возможных последствиях возникновения очага вторичного загрязнения реки, помимо нанесения ущерба через механическое воздействие на биотопы;
– с другой стороны, на последствия проведения гидромеханизированных работ влияют морфология водотока, качество воды и особенности затрагиваемых биотопов и связанных с ними ценозов.
Так, гидрологические особенности реки в районах проведения работ усугубляют негативные последствия разрушения грунтов. В частности, высокая скорость течения увеличивает распространение шлейфа мутности и вымывание токсических веществ. Специфичным для бассейна является и формирование качества воды, как например, влияние значительного притока веществ с затопленного водосбора. Поэтому природной особенностью вод р. Сухоны является высокое содержание органических веществ, что изначально связано с ее географическим положением и наличием болотных массивов на обширной водосборной площади. Далее природные свойства вод реки Сухоны способствуют комплексообразованию, что, наряду с гидрологическими особенностями водотока и усилением осадконакопления, определяет интенсивную аккумуляцию токсикантов в донных отложениях. Загрязняющие вещества сорбируются, связываются, переходят в комплексные соединения, осаждаются. Тем более, следует учитывать крайне высокую степень токсикологического загрязнения р. Сухоны. Большие количества токсических веществ, поступающих в верховья рек со сточными водами предприятий крупных промышленных центров Вологды, Сокола, и особенно стоки целлюлозно-бумажного производства, оказывают основное негативное влияние на формирование качества воды нижележащих по течению участков реки. Ранее проведенные исследования по 96 створам реки выявили превышение ПДК по 21 показателю качества воды. Это также было подтверждено и данными биомониторинга на уровне разных элементов экосистемы реки: фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, рыб.
Последствия многолетнего токсического загрязнения р. Сухоны зависят от особенностей перераспределения веществ по средам «вода – грунт – гидробионты». Следует подчеркнуть, что морфологические особенности р. Сухоны (структура, состав грунтов) способствуют усиленному депонированию токсикантов в грунтах. Так, анализ донных отложений в районе проведения гидромеханизированных работ (Усть-Печеньгское месторождение) показал, что чистые грунты отсутствуют и загрязнены в той или иной мере токсическими веществами. Например, по суммарному содержанию хлорорганических пестицидов грунты недопустимо высокозагрязнены от 0,001 до 1,85 мг/кг. В ходе исследований выявлена приуроченность повышенного содержания токсикантов в грунтах к местам добычных работ. Разрушение структуры грунтов при добычных работах сопровождается вымыванием веществ в воду и происходит их дальнейшее распределение в донных отложениях. Неравномерное горизонтальное распределение токсикантов в грунтах является результирующей процессов накопления, связанных с особенностями миграции самих элементов вследствие их физических свойств.
В целом, анализ данных по степени загрязнения воды и грунтов позволил оценить качество воды (в местах проведения работ) как непригодное для всех видов водопользования.
Особенно следует подчеркнуть то, что разрушение грунтов вовлекает в принудительный круговорот дополнительное количество загрязнителей, и усиливается токсичность воды для гидробионтов. Токсиканты интенсивно накапливаются в гидробионтах, и в первую очередь, в продуцентах и фильтраторах с последующей трансформацией по пищевым сетям. Например, активными концентраторами ртути являются личинки и имаго водных насекомых, моллюски, пиявки, олигохеты, черви, которыми питаются рыбы. Еще в 1970-80-х годах у этих животных р. Сухоны было обнаружено в тканях содержание ядовитых веществ. Естественно, что на фоне резкого возрастания за последний период количества токсикантов в грунтах, например от 5 до 70 и более раз различных тяжелых металлов, их накопление в живых организмах также увеличилось.
С точки зрения опасности вторичного загрязнения необходимо подчеркнуть, что специфика миграций загрязнителей определяет последствия для биоты, так как токсичность элементов может значительно меняться в процессе трансформации. Повышение токсичности среды очень опасно для ее обитателей. Например, для рыб последствия нефтяного загрязнения сопровождаются угнетением воспроизводства, нарушением функций нервной, кровеносной систем. Нефтепродукты задерживают развитие микроорганизмов и фитопланктона, подавляя интенсивность фотосинтеза и, в первую очередь, их действие сказывается на беспозвоночных фильтраторах. Дополнительное вовлечение в круговорот депонированных нефтепродуктов при разработке месторождений, способствующих накоплению долгоживущих ароматических углеводородов во всей системе.
Помимо трансформации токсических веществ в зоне проведения гидромеханизированных работ и возникновения очагов вторичного загрязнения в районе разработки (Усть-Печеньгского месторождения) изучались состояние кормовой базы и ихтиоценоза. Показано отрицательное влияние гидромеханизированных работ на зоопланктонное сообщество. Основные выявленные закономерности заключаются в следующем:
– снижение прозрачности воды и повышение мутности в районе работы земснаряда привело к обеднению видового разнообразия и снижению количественных показателей зоопланктона;
– гибель организмов зоопланктона наблюдалась в 150-метровой зоне мутности при работе земснаряда;
– снижение численности зоопланктонных организмов происходит за счет выпадения из сообщества планктона организмов-фильтраторов-коловраток и кладоцер, которые наиболее уязвимы к увеличению концентраций взвешенных веществ;
– ниже Усть-Печеньгского месторождения по течению от работающего земснаряда численность и биомасса постепенно восстанавливаются.
В отношении изменения состояния бентофауны при гидромеханизированных работах наблюдается следующая картина:
– под влиянием загрязнения и механического разрушения грунтов доминирующая роль в бентосной фауне перешла к гетеротопным организмам и моллюскам-фильтраторам;
– снизилось видовое разнообразие бентосных организмов;
– в зоне изъятия грунтов почти полностью погибла донная фауна, а восстановление видового разнообразия и количественных показателей зообентоса происходит в радиусе 1 км;
– минимальное значение биомассы бентосных кормовых организмов приходится на зону добычных работ.
Проведение гидромеханизированных работ отрицательно сказывается не только на зоопланктонном и бентосном сообществах, но и на рыбном населении. В целом, в ихтиофауне исследуемого района отмечено 13 видов рыб. Ядро ихтиоценоза составляли многочисленные язь, лещ, щука, окунь, плотва, уклея. Редкими видами были стерлядь и судак. Рыбохозяйственное значение данного участка реки связано не только с обитанием ценных видов рыб, но и с тем, что это район нерестовых миграций и нереста рыб, а также покатной миграции молоди и нагула рыб;
– добыча песка и гравия из подводных карьеров приходится на основной период ската личинок рыб и оказывает прямое отрицательное воздействие, вызывая их гибель. Попадая в зону мутности, большое число личинок погибает вследствие отложений взвесей на жаберных лепестках;
– отрицательное косвенное влияние гидромеханизированных работ – это уменьшение зоны нагула рыб в результате гибели планктона и бентоса;
– известно, что даже через год после окончания проведения гидромеханизированных работ рыбы не заселяют вновь места выемки грунта, а держатся в основном на периферии этих зон;
– снижаются рыбные запасы реки;
– сравнение численности и ихтиомассы рыб на участках, не затронутых работами, с местами непосредственного проведения работ показало, что численность снижается примерно в 15 раз, ихтиомасса в 3 раза.
Оценивая состояние рыбного населения в районе проведения гидромеханизированных работ р. Сухоны, можно выделить ряд естественных факторов, влияющих на формирование ихтиоценоза:
– это особенности гидрологического режима;
– наличие мелководных зон с зарослями водной растительности;
– уровень развития кормовой базы;
– наличие мест для нереста и нагула рыб.
В то же время гидромеханизированные работы отрицательно влияют на рыбное население, что связано с ухудшением условий обитания и воспроизводства рыб вследствие:
– загрязнения грунтов и воды токсикантами;
– изменения гидрохимических показателей;
– засорения нерестового и кормового субстрата;
– сокращения площади нагула и нереста рыб.
В конечном итоге, сокращение рыбных запасов р. Сухоны происходит как при непосредственной гибели молоди рыб, так и косвенно через снижение уровня кормовой базы.