Для разработки эффективных мер по защите от загрязнения природной среды важно понимать, что все среды биосферы теснейшим образом взаимосвязаны. Например, загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу, оседают на поверхность земли самостоятельно или выносятся осадками. В любом случае они оказываются в поверхностных водах, на почве, на листве растений, вместе поверхностными водами выносятся в Океан и уже с океаническими течениями разносятся вплоть до полярных областей.
Во многих случаях значительную, а то и большую часть, до 80% загрязнений, которые обнаруживаются в поверхностных водах, составляют вещества, попадающие в них с дождевыми и снеговыми водами. Сюда входят вымытые осадками из атмосферного воздуха промышленные и транспортные выбросы, ядохимикаты и удобрения с полей. Лишь часть этих загрязнений стекает с талыми и дождевыми водами сразу в ручьи и реки. Другая, иногда большая их часть, проникает в почву и грунтовые воды, мигрируя постепенно во все более глубокие горизонты и возвращаясь в водотоки.
Взаимодействие природных вод с атмосферой, литосферой и почвами делает систему водоемов и водотоков интегратором большей части загрязнений, независимо от того, в какую из сред они первоначально были выброшены. Системы физико-химической и биологической самоочистки природных вод могут справляться преимущественно с загрязнениями, представленными природными органическими веществами. Многие органические вещества синтетического происхождения, в том числе большинство пестицидов, токсичные тяжелые металлы этими системами не уничтожаются, а временно аккумулируются и задерживаются, но при изменении условий, сезонных или разовых (изменения температуры и кислотности вод, их антропогенное подкисление, изменения содержания кислорода и т. п.) они вновь переходят в растворимое состояние и возвращаются в воду. Например, многие тяжелые металлы связываются в донных отложениях рек и озер, но равновесие между нерастворимой твердой фазой и растворимой формой, связанное, в частности, с изменением валентности при подкислении, может сдвигаться, приводя к вторичному загрязнению водоема или водотока. Поэтому даже на больших расстояниях миграции загрязнений по рекам они не исчезают, а перемещаются постепенно вдоль всего русла. Так, исследования состава загрязнений волжской воды в районе Астрахани показали, что до 20% их составляют сбросы, попавшие в воду в Москве и прошедшие по Москве-реке, Оке и Волге до Каспийского моря, где их накопление столь же динамично.
Интеграция загрязнений гидросистемами территорий делает принципиально важным бассейновый принцип построения систем мониторинга загрязнений природной среды, дающий возможность первичного обнаружения загрязняющих веществ независимо от путей их проникновения в разные компоненты ландшафта — на поверхность почвы, в атмосферный воздух или в водотоки и водоемы. Бассейновый принцип мониторинга требует организации системы контроля в соответствии с природными путями переноса загрязнений, а не административными границами.
Часто даже в воде глубоких артезианских скважин обнаруживаются вредные вещества, первоначально попавшие в воздух или на почву. Это же относится к загрязнениям, попадающим в реки, поскольку значительная часть подземных вод, Которые используются как источники водоснабжения городов и поселков, подпитывается из рек. Читатель сам может привести множество примеров такой миграции загрязнений. Очевидно, только одновременные и согласованные меры по защите от загрязнений воздушного бассейна, поверхностных и подземных вод, почв и природных комплексов могут привести к оздоровлению природной среды и к уменьшению вредного влияния загрязнений, как на здоровье людей, так и на состояние и продуктивность экосистем.
Решения о таких мерах, впрочем, должны обязательно проходить тщательную экологическую экспертизу. Например, задача переброски на юг части стока северных рек с инженерной точки зрения вполне разрешима и экономически, на первый взгляд, оправданна. Однако, как показали исследования и анализ ситуации, проведенные экологами, такой переброс экономически сомнителен, а экологически опасен. Уменьшение количества воды в таких реках, как Обь, Енисей, Лена, которые не только богаты рыбой особо ценных видов, но и регулируют тепловой режим почв в своих долинах, обеспечивая высокие пастбищные свойства обширных пойменных лугов, может привести к тяжким последствиям как для общего состояния северных экосистем, так и для хозяйства этих территорий. Многоводные сибирские реки текут с юга на север и несут много тепла, следствием чего является глубокое проникновение на север, в зону тундры, многих видов древесных и травянистых растений таежной зоны. Уменьшение глубины летнего оттаивания мерзлотных почв, сокращение доли злаков и осок в составе растительности, наступление мхов и смещение на юг границ тундры, снижение уловов лососевых и сиговых рыб — вот только часть прогнозируемых последствий предлагавшегося и уже реализующегося проекта переброса. Остановка проекта переброса сибирских рек — одно из первых проявлений экологически обоснованного подхода к решению экономических задач в нашей стране.
Обычное при обсуждении подобных проектов противопоставление точек зрения инженеров и экологов выглядит как борьба строгих расчетов, опирающихся на законодательно или эмпирически принятые нормативы, с одной стороны, и общих рассуждений на тему возможных неприятностей в более или менее отдаленном будущем — с другой. Принимающие решения люди практического склада, которым предлагается технически обоснованное решение беспокоящей их проблемы, чаще всего склонны принимать такие проекты. В то же время должно быть ясно, что «строгим» расчетам поддаются только сравнительно простые системы, а любой природный комплекс — всегда система сложная, анализ которой поневоле может быть сделан преимущественно на качественном уровне, результатом его становится не хотя бы приблизительный расчет, а лишь определение тенденций наиболее вероятного развития событий после реализации проекта.
Горький опыт многих «побед над природой» показал, что профессиональный анализ экологических последствий вмешательства в структуру и функционирование природных комплексов, экосистем, чаще всего оправдывается. Это заставило во многих странах законодательно принять необходимость экологической, в том числе общественной, экспертизы всех проектов, связанных с вмешательством в природные процессы. Это сильно осложнило жизнь строителей и эксплуатационников, но позволило существенно снизить вероятность трагических ошибок во взаимодействии человека и природы, по крайней мере в тех случаях, когда авторам крупных «природопокорительских» проектов не удается так или иначе обойти закон.
Дополнительные трудности в охране природных вод связаны с тем, что нормативы водопользования, действующие в течение десятилетий, перестают соответствовать реальной ситуации. Так, например, в Москве и некоторых городах Подмосковья в последние годы стал ощущаться недостаток воды. Принятое правительствами Москвы и Московской области постановление о подключении дополнительных источников водоснабжения начало реализовываться в традиционных направлениях и в полном соответствии с действующими нормами. Разработан и уже частично начат реализацией проект подключения к водоснабжению столицы Южного водозабора из подруслового месторождения подземных вод под Окой. Это месторождение подпитывается целиком из Оки, вода которой фильтруется через мощный слой песчано-гравийных отложений под руслом.
Если этот проект будет реализован, то Ока на этом участке потеряет до 20% воды. Последствия этого для бассейна Оки далеко вверх и до Коломны вниз по ее течению трудно определить сколько-нибудь точно, но ясно, что они коснутся и состояния системы биологической самоочистки вод Оки, и ее рыбных запасов, и так уже сильно подорванных, и состояния луговых и лесных экосистем на значительном протяжении окской долины.
И то лее время очевидна эффективность иных путей улучшения водоснабжения московского мегаполиса. И частности, среднедушевое потребление воды в Москве вдвое выше, чем, например, в Лондоне. Причин этого несколько. Одна из них — несовершенство системы оплаты за водопользование: москвич платит не за количество использованной воды, а за право ею пользоваться в любом количестве. Другие плохое состояние водопровода и санитарных систем, из за чего теряется до 20% подаваемой в город воды (как раз столько, сколько может дать Южный водозабор); отсутствие технического водопровода, из-за чего на все промышленные нужды, включая поливку улиц и мойку автомобилей, используется питьевая вода. И наконец, использование передовых технологий очистки, например с применением трековых мембран с высокой плотностью калиброванных пор, может решить проблему качества московской воды и вернуть в оборот множество загрязненных источников.
Весь комплекс мер по экономии воды и совершенствованию систем водоснабжения и водопользования, наверное, будет стоить дороже, чем строительство Южного водозабора, но откроет возможность не «добивать», а восстанавливать экосистемы Оки. Тем более, что расходов на ремонт водопроводной сети Москвы и замену подтекающих кранов и сливных бачков все равно не избежать.
Подобные проблемы возникают во многих крупных городах России. Особенно остры они там, где нет подземных месторождений воды и используются только поверхностные воды, как во многих городах, расположенных по Волге, Каме, в Предуралье. Переход к новым технологиям водоочистки и водоподготовки, создание системы жесткой экономии питьевых вод — задача, от скорейшего решения которой зависит в значительной мере сохранность водных ресурсов и полноценность экосистем бассейнов многих наших рек.
Вывод
Содержание естественных примесей в природных водах зависит от многих причин, в том числе от минерального состава подстилающих пород, их физических свойств, выпадения из атмосферы пыли и осадков, обилия живых организмов. Сами водные организмы составляют важный компонент систем самоочистки природных вод. К естественному, разному в разных водоемах содержанию примесей, у водных организмов в процессе эволюции выработаны многочисленные приспособления.
Промышленные и другие антропогенные загрязнения могут быть представлены как обычными примесями в слишком высоких концентрациях, так и веществами, не существующими в природе. Это приводит к значительному ухудшению качества природных вод, подавлению или гибели водных организмов, участвующих в системах самоочистки воды, и отрицательно влияет на здоровье людей и состояние экосистем. В анализе путей переноса загрязнений важное значение имеет бассейновый принцип, требующий учета структуры естественной системы водотоков и всей гидросети ландшафтных комплексов. Существование тесной взаимосвязи водной и воздушной оболочек Земли требует согласованного решения задач очистки вод и воздушного бассейна.