В этом году учёные Челябинского государственного университета завершили изучение экосистемы Шершнёвского водохранилища, которое является источником питьевой воды более чем для двух миллионов человек, и предложили меры по его оздоровлению.
Наш гость – старший преподаватель биологического факультета ЧелГУ Анна Кравцова, один из активных участников столь масштабного проекта.
Чем опасны цианобактерии?
Эльдар Гизатуллин: - Челябинский государственный университет – один из участников плана оздоровления Шершнёвского водохранилища. Не могли бы вы рассказать подробнее об этом исследовании?
Анна Кравцова: – Челябинский государственный университет является одной из сторон Соглашения о взаимодействии с целью разработки комплекса мероприятий (программы) по реабилитации экологической системы Шершнёвского водохранилища, которое заключили в 2023 году. Работы велись совместно с коллегами из Нижне-Обского филиала «ГлавРыбВод» при участии МУП «ПОВВ» Челябинска.
В результате полевых и лабораторных исследований воды, донных отложений, фитопланктона и зоопланктона мы получили комплексное представление о процессах, протекающих в верховье Шершнёвского водохранилища, возле питьевых водозаборов, в центральном и приплотинном участках. Результаты представили на совещании рабочей группы «Развитие водохозяйственного комплекса и сохранение водных ресурсов Челябинской области». Особый интерес итоги исследования вызвали у коллег из Сосновских очистных водопроводных сооружений. Ведь именно там происходит подготовка и очистка воды из водохранилища.
– Какие угрозы водохранилищу наиболее существенные?
– В первую очередь это массовое размножение микроскопических водорослей – «цветение». В предыдущие засушливые годы их численность достигала до 100 миллионов клеток на литр. В Шершнёвском водохранилище доминантами являются цианобактерии, их доля летом может составлять до 99%. Опасность цианобактерий для экосистемы состоит в том, что их массовое развитие ведёт к уменьшению проникновения света, что отрицательно сказывается на жизни водных обитателей. Жизненный цикл цианобактерий очень короткий. Погибая, они разлагаются, потребляя при этом большое количество кислорода. В результате формируются анаэробные явления, способствующие замору рыб.
В ходе жизнедеятельности и разложения бактерий и водорослей образуются токсины, вредные не только для обитателей водоёмов, но и для человека. Водоросли затрудняют работу очистных сооружений. Такому масштабному развитию фитопланктона способствуют температурные условия и повышенное содержание в воде биогенных элементов – соединений азота и особенно фосфора. Эти соединения поступают как извне в водоём (с поверхностным стоком, водами рек-притоков), так и из донных отложений.
Поэтому вторым фактором риска для устойчивости экосистемы водоёма являются донные отложения, в которых накоплено значительное количество органики. В них захораниваются все ежегодно поступающие вещества как природного, так и антропогенного происхождения.
Основным источником негативного антропогенного воздействия на водохранилище являются реки Биргильда и Серазак, воды которых несут загрязняющие вещества в водохранилище: органику, тяжёлые металлы и нефтепродукты. Их появление связано с поверхностным стоком с сельскохозяйственной территории и дорожной сети.
Рекреационная деятельность также способствует поступлению соединений азота и нефтепродуктов.
Ограничить застройку
– Сказывается ли на состоянии водохранилища продолжающаяся застройка берегов? Есть ли какой-либо предел, который делает дальнейшую застройку недопустимой?
– Активная застройка западных берегов водохранилища жилыми и рекреационными объектами безусловно влияет на состояние водоёма. Эта территория относится к водоохранной зоне, зонам санитарной охраны II и III пояса. Поверхностный сток, поступающий оттуда, несёт все загрязнения с этих участков в водохранилище. В первую очередь это нефтепродукты, источником которых является техника.
Кроме того, открытый грунт на стройплощадках содержит взвеси, почвенный гумус. Это органические окрашенные соединения поступают в водоём и повышают содержание органического вещества и цветность воды. В результате ухудшаются условия подготовки воды для питьевых целей очистки. В ходе строительства нарушается и уничтожается прибрежная полоса из камыша, тростника, рогоза и так далее, а это естественный барьер для загрязняющих веществ. Также эти заросли являются местом гнездования для уток, чаек, лебедей и местом нереста для многих видов рыб. Все указанные факторы важны для устойчивого благополучия Шершнёвского водохранилища. Поэтому необходимо максимально сохранять все составляющие экосистемы водоёма.
– Как известно, на дне водохранилища в своё время оказались несколько сёл – влияет ли это на состояние воды?
– При постройке водохранилища оказалась затоплена сельскохозяйственная территория. И, конечно, это влияло на качество воды в первые годы его существования. Анализ ретроспективных данных показателей качества воды показал, что до 1980-х гг. наблюдались значительные колебания содержания взвешенных веществ, нитратов, нитритов, аммония, фосфора и железа. Периодически отмечались очень высокие значения концентрации этих веществ. И это естественный процесс. Далее стабилизация ложа и берегов завершилась, и в настоящее время затопленная территория практически не влияет на водоём.
Надо следить за реками
– Изучали ли вы опыт коллег из других регионов, где есть схожая ситуация с водохранилищами?
– Анализ работ коллег из других регионов показал, что, к сожалению, для многих водных объектов отмечены схожие проблемы – процессы усиления эвтрофирования: повышение содержания органического вещества, «цветения», загрязнения тяжёлыми металлами и нефтепродуктами, давления хозяйственной и рекреационной нагрузки. Вместе с тем конкретные условия местности формируют специфические сложности в состоянии водохранилищ.
– Реально ли вообще добиться существенного оздоровления водохранилища, которое находится рядом с таким большим городом, как Челябинск?
– В настоящее время экосистема Шершнёвского водохранилища характеризуется как мезоэвтрофная. Это промежуточная стадия между низким количеством органического вещества (олиготрофная) и высоким («эвтрофный»). Поэтому, чтобы замедлить или остановить процессы ухудшения состояния водоёма, необходимы природоохранные мероприятия. В результате нашего исследования мы с коллегами из Нижне-Обского филиала «ГлавРыбВод» предложили комплексный подход для улучшения состояния экосистемы водохранилища. Это в том числе зарыбление белым толстолобиком, чёрным амуром и другими видами рыб. Все они растительноядные рыбы, которые для питания используют фитопланктон и более крупные водоросли. В результате можно уменьшить процессы «цветения». Это и сохранение прибрежной высшей растительности, и дополнительное озеленение водоохранной зоны, которые будут выступать буфером для загрязняющих веществ.
Кроме того, нужна система наблюдений за состоянием экосистемы Шершнёвского водохранилища и его притоков – рек Биргильда, Серазак, Миасс (гидрохимические, гидробиологические, токсикологические исследования). Также необходимы дополнительные исследования донных отложений с целью разработки методов по уменьшению в них негативных процессов разложения органических веществ. Из технических мероприятий нужно отметить обязательный отвод ливневого стока с территории западного побережья водохранилища и передачу его на очистные сооружения, а также учёт гидроклиматических особенностей при использовании системы Аргазинского и Шершнёвского водохранилищ.
– Говорят, что наступают более «водные годы» – может ли это повлиять на состояние Шершней?
– В целом можно выделить годы с повышенной и пониженной водностью. В случае водных лет важно не только количество осадков, но характер их распределения между Аргазинским и Шершнёвским водохранилищами. В этом плане показательно лето 2024 года с его аномальным количеством осадков, выпавшим за очень короткий период. В результате в Шершнёвском водохранилище мы наблюдали возрастание загрязняющих веществ, которые поступили с поверхностным стоком и реками-притоками. С другой стороны, обильные осадки способствуют разбавлению водных масс и наполнению Аргазинского водохранилища.
