В соответствии с заданием ГКНТ СССР Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана совместно с рядом гигиенических и эпидемиологических научных учреждений и территориальных органов санитарной службы и здравоохранения в 1981 – 1985 гг. в рамках проблемы перераспределения водных ресурсов осуществлял разработку гигиенических и эпидемиологических аспектов переброски части стока северных рек в южные районы страны. Участие специалистов гигиены и эпидемиологии определялось необходимостью научной проработки вопросов водопользования и выявления санитарных последствий проектируемого крупномасштабного мероприятия.
Основными предпосылками рассматриваемой проблемы были программы мелиорации и повышения эффективности использования мелиоративных земель в целях обеспечения устойчивого продовольственного фонда страны, предусматривалось ускоренное развитие орошаемого земледелия на юге страны – Северном Кавказе, Поволжье, Украине и Молдавии для создания крупных зон гарантированного производства сельхозпродукции, а также осуществление комплекса мелиоративных работ в Нечерноземной зоне Белоруссии и Прибалтике.
С инженерной точки зрения близкое расположение верховья Волги к водным бассейнам северных районов создавало благоприятные условия для переброски части стока рек и озер северного склона в бассейны Каспийского и Азовского морей. При этом рассматривались западное направление (включало систему рек и озер на территории Архангельской, Вологодской и Ленинградской областей, часть стока которых намечалось направить в Волгу через Рыбинское и Горьковское водохранилища) И восточное направление (охватывало бассейн Печоры, часть стока которой планировалось направить в Каму, а затем в Волгу).
По срокам осуществления переброса первой очереди на ЕТС разделена на 3 этапа:
1) изъятие части стока озер Воже и Лача в объеме 2 км3/год и части стока р. Сухоны и оз. Кубенского в объеме 4 км3/год (1990 г.);
2) переброска стока Онежского озера в 1992 г. в объеме 3,5 км3/год;
3) переброска части стока р. Печоры в 1995 г. в объеме 9,8 км3/год.
Согласно разработанным институтом «Союзгипроводхоз» проектам, для переброски стока рек было намечено создание множества малых и крупных многокаскадных водохранилищ на обширных территориях регионов, каналов большой протяженности и превращение больших участков рек в режим «антирек». Так, для переброски стока озер Кубенского, Воже, Лача и рек Сухоны и Малой Северной Двины планировалось строительство ряда регулирующих гидроузлов и насосных станций большой мощности. Река Сухона в условиях переброски приобретала характер руслового канала с переменным направлением течений. Для переброски части стока Онежского озера планировалось использовать трассу Волго-Балтийского водного пути, а для подачи воды р. Печоры – создать 2 водохранилища в верховье Печоры и 1 водохранилище на притоке р. Камы и соединительного канала протяженностью 60 км.
Таким образом, территориальное перераспределение водных ресурсов представляло грандиозное мероприятие. Определенные трудности были связаны с отсутствием как отечественного, так и зарубежного опыта при реализации такого крупномасштабного водохозяйственного строительства.
Следует сказать, что реализация проекта перераспределения стока требовала решения не только технических и экономических, но также комплексных экологических и социальных задач. Поэтому разработка проблемы территориального перераспределения водных ресурсов проводилась по программе ГКНТ с привлечением АН и широкого профиля научных учреждений страны.
Крупномасштабное территориальное перераспределение водных ресурсов выдвинуло и важные медико-биологические аспекты, связанные с необходимостью оценки возможных изменений санитарных условий жизни и состояния здоровья населения в зонах влияния переброски и разработкой мероприятий для предотвращения этих нежелательных последствий.
Необходимо было составить прогнозы экологических последствий переброски части стока северных рек при первоочередном учете условий жизни населения, определить возможные изменения и предусмотреть меры, обеспечивающие благоприятные санитарные условия жизни населения. Заинтересованность органов государственного санитарного надзора в разработке этой проблемы определялась прежде всего тем, что водные объекты (как существующие, так и вновь создаваемые) были источниками водоснабжения для больших групп населения, а вода является одним из важных факторов окружающей среды, который определяет состояние здоровья и санитарно-бытовые условия жизни населения.
Для разработки и развития медико-биологических аспектов рассматриваемой проблемы исключительно важное значение имел положительный опыт многолетнего участия гигиенистов в разработке генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов страны на перспективу, где санитарные интересы населения рассматривались в первую очередь и планировались необходимые мероприятия для их оптимизации.
Следует подчеркнуть важность своевременной гигиенической оценки крупных мероприятий по переброске стока уже на стадии проектирования, когда возможно внесение корректив в планы и намеченные варианты, с учетом прогноза санитарного состояния водоемов и условий водоснабжения населения в будущем. Это позволит своевременно планировать мероприятия для уменьшения или полного исключения нежелательных в санитарном отношении влияний на население переброски стока.
Конечная цель медико-биологических исследований – обоснование ожидаемых изменений санэпидобстановки в районах планируемого изъятия, транспортировки и приема стока рек, а также разработка рекомендаций к проекту по предотвращению отрицательных последствий переброски на здоровье населения.
Московским НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана на 1-м этапе работ были разработаны унифицированные методические рекомендации и соответствующие схемы изучения санитарного состояния водоемов на территории намечаемой переброски. На их основе разработаны методические рекомендации и указания санитарных условий водопользования и жизни населения при территориальном перераспределении речного стока.
Впервые на обширных территориях изучено санитарное состояние водных объектов на ЕТС – рек Шексны, Сухоны, Малой и Большой Северной Двины, Вычегды, Печоры, Невы, Камы, Волги, Свими и Нижнего Дона, озер Воже, Лача, Кубенского, Онежского и Ладожского, системы хозяйственно-питьевого водоснабжения городов и поселков, расположенных в прибрежной территории указанных рек, и состояния здоровья населения, длительно использующего в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения реки, загрязняемые сточными водами предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП).
Установлено, что основными источниками загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды городов и предприятий деревообрабатывающей и ЦБП. Качество воды рек в створах хозяйственно-питьевых водозаборов и местах купания населения не отвечает гигиеническим требованиям по содержанию органических веществ и показателям микробного загрязнения. За последние годы отмечено характерное увеличение загрязнений рек органическими веществами и их распространение на большие расстояния от мест выпуска (500 км и более). Это, по-видимому, связано с содержанием в сточных водах стойких к окислению органических веществ, снижением и торможением процессов самоочищения в условиях низкой температуры Севера, а также накоплением загрязнений в виде донных отложений.
На фоне высокого уровня загрязнений речной воды органическими веществами интенсивно развиваются микроорганизмы, в воде обнаруживаются патогенные агенты. Значительному росту бактериального загрязнения способствуют многочисленные выпуски недостаточно очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод городов, поселков, отдельных предприятий, речных судов и сточных вод животноводческих объектов. В воду р. Верхней Сухоны сбрасываются 220 тысяч м3/сутки недостаточно очищенных сточных вод двух предприятии ЦБП и 30 тысяч м3/сутки хозяйственно-бытовых сточных вод г. Сокола, около 90 тысяч м3/сутки биологически недостаточно очищенных сточных вод г. Вологды, величина ХПК колеблется от 150 до 280 мг О2/л, БПК5 25 – 42 мг О2/л, коли-индекс достигает 238·106, концентрации лигносульфонатов составляют до 22 мг/л. В районе г. Устюг, находящегося в 560 км ниже г. Сокола по течению реки, загрязненность реки снижается за счет разбавления по мере увеличения ее водности. Однако качество воды реки еще не соответствует гигиеническим требованиям. Так, БПК5 определяется на уровне 6 – 8 мг О2/л, ХПК – 40 – 60 мг О2/л и коли-индекс 238000. Вода р. Малой Северной Двины соответствует качеству воды р. Нижней Сухоны.
Река Вычегда, протекающая по территории республики Коми к Архангельской области, принимает биологически очищенные сточные воды Сыктывкарского лесопромышленного комплекса, расположенного в 420 км от устья реки, в объеме 550 тысяч м3/сутки, и Котласского ЦБК (750 тысяч м3/сутки) в 40 км от устья реки.
На р. Вычегде в 10 км ниже выпусков сточных вод Котласского ЦБК находится хозяйственно-питьевой водозабор г. Сольвычегодска. Вода реки в этом створе характеризуется высоким содержанием ХПК – до 106,1 мг О2/л, лигносульфонатов – 19 мг/л и концентрацией нефтепродуктов выше ПДК – 0,5 – 0,6 мг/л; коли-индекс достигает 238·104.
В створе реки д. Нечаихи, расположенной на Большой Северной Двине в 20 км ниже слияния Малой Северной Двины и Вычегды, качество воды характеризуется величиной ХПК до 58,2 мг О2/л, БПК5 – до 5 мг О2/л, концентрации нефтепродуктов не превышают допустимые уровни. Наибольшее загрязнение реки отмечается ниже выпусков 980 тысяч м3/сутки биологически очищенных сточных вод Архангельского ЦБК, расположенного выше г. Архангельска, и 200 тысяч м3/сутки Соломбальского ЦБК в устьевом участке реки.
В пределах г. Архангельска для р. Большой Северной Двины характерны 4 фазы переменных течений, связанные с приливами и отливами морских течений. В связи с этим меняются и качественные показатели воды в течение суток; в фазе прилива воды повышаются концентрации содержащихся в воде веществ и снижаются – в фазе отлива. Органические вещества по БПК20 колеблются от 2,0 до 13,96 мг О2/л, ХПК 30,0–104,3 мг О2/л, концентрации лигносульфонатов 2,0–28,4 мг/л, сульфатного лигнина 1,0–12,38 мг/л. Коли-индекс в створах водопользования значительно превышает допустимые уровни.
В связи с тем, что при намечаемой переброске ожидается превращение больших участков рек в режим «антирек», изучали санитарные особенности водопользования населения на р. Верхней Сухоне в период до, после и во время обратного ее течения, наблюдаемого весной в половодье, а также на р. Шексне на участке вклинивания водных масс из Рыбинского водохранилища. Было установлено ухудшение качества воды изучаемых рек не только в нижних участках от выпусков, но и в верхних, где расположены хозяйственно-питьевые водозаборы городов. Обратное течение р. Сухоны способствует распространению загрязнений на большие расстояния до Кубенского озера. В этот период в створе хозяйственно-питьевого водозабора, расположенного выше г. Сокола, ХПК увеличивается до 159 мг О2/л, БПК5 – 11,6 мг О2/л, коли- индекс до 106. Определялись также показатели свежефекального загрязнения и патогенные энтеробактерии типа сальмонелл.
Ухудшению качества воды р. Шексны в створе хозяйственно-питьевого водозабора выше г. Череповца способствовало вклинивание водных масс Рыбинского водохранилища вместе со сточными водами из мест их выпуска ниже города.
Изучение систем хозяйственно-питьевого водоснабжения выявило несоответствие количества питьевой воды, подаваемой населению в городах и поселках. Санитарно-техническое состояние систем очистки и подачи питьевой воды в городах и поселках неудовлетворительное. Это способствует ухудшению воды, и в ряде населенных мест регистрируется высокий процент несоответствия воды по бакпоказателям ГОСТу 2874–82 «Вода питьевая». Исследования института в условиях экспериментального моделирования с учетом расходов рек-доноров при отъеме из них части стока, выявили отрицательное влияние хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод на интенсивность и динамику процессов самоочищения водоемов; загрязнения сточных вод вызывали заметные изменения в организме подопытных животных.
Особую практическую значимость приобретает возможная взаимосвязь качества воды и здоровья населения в районах изъятия части стока рек. С этой целью изучено состояние здоровья населения (по данным обращаемости за медицинской помощью) и состояние здоровья подростков (по данным наблюдений подростковых кабинетов).
В г. Соколе состояние здоровья подростков сравнивали по условиям водопользования города. Одна группа населения для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения использует воду из р. Сухоны, загрязняемую сбросами сточных вод ЦБП, а другая группа – из подземных артезианских скважин, вода которых соответствует ГОСТу «Вода питьевая».
Состояние здоровья школьников, проживающих в г. Великий Устюг, сравнивали со здоровьем подростков в г. Красавино. Источником водоснабжения в г. Великий Устюг являются подземные артезианские воды, а в г. Красавино – р. Малая Северная Двина, находящаяся под влиянием загрязнений, поступаемых в р. Сухону со сточными водами ряда городов и поселков, в том числе целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятий г. Сокола. Качество воды р. Малой Северной Двины в районе водозабора г. Красавино периодически не отвечает гигиеническим требованиям по содержанию органических веществ и коли-индексу. Состояние здоровья всего населения и подростков г. Сольвычегодска, где источником водоснабжения служит р. Вычегда ниже выпусков сточных вод Котласского ЦБК, сравнивали с состоянием здоровья населения и подростков г. Котласа, использующего воду из р. Лименды, не загрязняемой сточными водами ЦБК.
Выявлено некоторое увеличение хронической заболеваемости по показателям распространенности, интенсивности, числу болевших лиц и обращений за медицинской помощью среди всего населения и подростков района, в котором в качестве источника питьевого водоснабжения использовались реки Сухона, Малая Северная Двина и Вычегда. В больших величинах выражается интенсивность отдельных заболеваний по нескольким классам (болезни нервной системы и органов чувств; органов пищеварения; кожи и подкожной клетчатки).
Хотя полученные результаты не позволяют говорить об этиологической связи заболеваемости населения с факторами загрязнения водоемов, их можно рассматривать как показатель неблагоприятного влияния факторов внешней среды, в том числе и водного фактора. Непосредственное влияние последнего на состояние здоровья подтверждается высоким процентом (96%) поражения кариесом зубов среди подростков г. Котласа и г. Сольвычегодска.
Полученные результаты позволили разработать гигиенические рекомендации к проектированию мероприятий по улучшению условий водопользования населения в районах намечаемого изъятия части стока рек в бассейне р. Северной Двины.
Было выявлено, что в условиях межрегиональных перебросок стока создаются необычные и сложные санитарно-эпидемиологические ситуации в результате изменения гидрологических режимов. К ним относятся:
1. Образование больших участков рек с обратным течением (так называемые «антиреки») и участков с переменным течением (в естественном направлении и обратном). Указанные гидрологические изменения вызывают нарушения в условиях водопользования населения, условиях спуска и разбавления сточных вод.
2. Уменьшение расхода рек-доноров, что может ухудшать условия водопользования населения в районах, расположенных ниже замыкающих гидроузлов. Уменьшение расходов воды в нижних участках рек (за пределами обратных течений) приводит к уменьшению разбавления сточных вод и увеличению в воде концентраций загрязняющих веществ.
3. С образованием водохранилищ и каналов связано подтопление населенных мест и затопление их территорий, что приводит к повышению уровня грунтовых вод. Последнее может быть причиной ухудшения санитарно-бытовых условий и состояния здоровья населения.
4. Отрицательное влияние на состояние здоровья населения может оказывать низкая минерализация и дефицит микроэлементного состава воды северных рек.
5. Многие районы в зонах проектируемой переброски имеют высокоразвитую промышленность и сельское хозяйство, где будет преобладать влияние антропогенного фактора. Значительные территории в зонах переброски стока являются неблагоприятными или недостаточно изученными в отношении санитарной и эпидемиологической ситуации (в том числе в отношении острых кишечных, паразитарных и природно-очаговых инфекций).
6. Магистральные каналы в районах перераспределения стока вод будут использованы и для хозяйственно-питьевых целей; в них могут поступать смывы с примесями минеральных удобрений и пестицидов, а также значительные загрязнения со стоками крупных животноводческих комплексов.
Прогноз, разработанный на основании полученных результатов в районах изъятия части стока северных рек, показывает образование в условиях переброски стока локальных участков водоемов с повышенным уровнем загрязнения (особенно выделяются участки с режимом «антирек»). Неблагоприятное влияние таких водоемов на санитарные условия жизни, водопользование и здоровье населения обусловлено несоответствием качества воды водоисточников, в том числе и подземных, трансформацией химического и микробного загрязнения и подтоплением населенных мест.
Разработанные гигиенические рекомендации по предотвращению отрицательных последствий и материалы исследований по их обоснованию приняты проектными организациями. Получило признание положение, согласно которому переброска северных рек будет осуществляться из разных водных объектов, а не из одного, это направлено на сохранение природно-климатических условий и благоприятных условий проживания населения.
В связи с этим, проектными организациями принято предложение пересмотреть переброску части стока р. Верхней Сухоны через Кубенское озеро; подготовлен проект проведения трассы, минуя оз. Кубенское при переброске части стока озер Воже и Лача; часть стока р. Верхней Сухоны направить по р. Костроме по малонаселенным районам. Указанные мероприятия направлены на сохранение чистоты крупного водного объекта – оз. Кубенского, являющегося источником хозяйственно-питьевого водоснабжения в современных условиях и в перспективе для населения городов и сельских населенных мест. Одновременно предложено осуществить ряд водоохранных мероприятий для создания благоприятных условий для населения, проживающего ниже мест отъема воды и на проектируемых трассах.
В связи с возможным ухудшением санитарной обстановки в бассейне р. Невы, являющейся основным источником водоснабжения населения Санкт-Петербурга и области, внесено предложение пересмотреть второй этап переброски части стока из Онежского озера в бассейн р. Волги. При осуществлении третьего этапа переброски части стока из р. Печоры даны рекомендации по уменьшению затопляемых площадей. В связи с этим вместо 3 ранее запроектированных водохранилищ рассмотрено строительство 2 водохранилищ с меньшей площадью затопления. Кроме того, представлены рекомендации для проектирования водоохранных мероприятий в бассейне р. Печоры.
Широкомасштабные эпидемиологические и гигиенические исследования и глубокий анализ инфекционной заболеваемости позволили показать прогноз расширения очагов некоторых ОКИ в связи с осуществлением переброски стока и подтвердили значимость водного фактора передачи возбудителей кишечных инфекций в условиях реализации проектных решений. В связи с ожидаемыми изменениями был выдвинут тезис о необходимости проведения водоохранных мероприятий в опережающие сроки гидротехнического строительства, которые в первую очередь направлены на уменьшение отрицательных последствий влияния переброски стока на санитарные условия водопользования и сохранения здоровья населения.
Научно обоснованные прогнозы о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии и других ожидаемых неблагоприятных экологических изменениях безусловно послужили основанием для принятия постановления о приостановке работ по переброске части северных и сибирских рек в южные районы страны.