Источники загрязнений и прогноз.

В настоящем обзоре рассматривается современное состояние экосистемы озера Байкал в целом, а не отдельных участков его акватории, таких, как зона загрязнения вокруг Байкальского целлюлозно-бумажного комбината. Целью работы была оценка обстановки для информирования общественности и лиц, принимающих политические и хозяйственные решения, о том, какие  факторы  создают угрозу изменения именно всей этой уникальной экосистемы.

Необходимо отметить, что полная оценка экологического благополучия на Байкале должна включать оценки состояния водного тела озера и населяющих его популяций водных организмов, чистоты атмосферы над Байкалом, наконец, состояния прилегающих к берегу природных ландшафтов. Однако,  эти компоненты природной среды не являются составляющими экосистемы Байкала. Обзоры об их состоянии должны быть подготовлены другими, обладающими соответствующими профессиональными знаниями, специалистами.

Рассматривая проблему современного состояния озера Байкал, следует иметь в виду, что эта экосистема весьма сильно изменялась в геологическом масштабе времени. На рис. 8.1. показано изменение содержания створок различных видов диатомей в осадках озера Байкал (Грачев и др., 1997). Возраст осадка на разных глубинах (верхняя горизонтальная ось) соответствует модели, описанной в работе автора и его коллег (Grachev et al., 1998). Осадок взят коробчатым пробоотборником, гравитационной и поршневой трубками. На верхней панели изображен профиль распределения биогенного кремнезема. Можно видеть, что в течение последних 250 тыс. лет этот показатель неоднократно и весьма сильно колебался. Обозначения МИС 1-7 соответствуют теплым морским изотопным стадиям 1-7. Высокое содержание биогенного кремнезема характерно для теплых климатов, а минимумы на его профиле - для периодов глобальных ледниковий. Из рис. 8.1 видно, что содержание отдельных видов диатомей при изменениях климата резко изменялось. Так, современный эндемик

Рис. 8.1. Распределение биогенного кремнезема и некоторых видов диатомей в осадках озера Байкал с вершины подводного Академического хребта (Грачев и др., 1997).
Возраст осадков по: Grachev et al. 1998.
МИС 1-7 - теплые морские изотопные стадии.

Байкала диатомея Aulacoseira baicalensis (ныне доминирующий вид) впервые появилась в Байкале в больших количествах менее 100 тыс. лет назад. Вымерший байкальский эндемик Stephanodisсus flabellatus появился 120 тыс. лет назад, затем исчез на несколько десятков тысяч лет назад и вновь появился на короткое время около 15 тыс. лет назад, в конце последнего ледниковья. Вымерший эндемик Stephanodiscus grandis присутствовал в значительных количествах во время МИС 7 и 5, но полностью исчез около 70 тыс. лет назад. Характерной особенностью байкальской летописи является то, что пики концентраций доминирующих диатомей в ней очень острые - виды появляются и исчезают за весьма короткие в геологическом масштабе интервалы времени, иногда порядка одной тысячи лет. Следовательно, экосистема Байкала никогда не прекращала свое развитие и непрерывно изменялась под влиянием факторов климата  и других неантропогенных воздействий. Очевидно, что она будет изменяться и в дальнейшем. Значит, говоря об охране Байкала, мы должны говорить не о прекращении подобных изменений, а о том, чтобы темп этих изменений был сопоставим с геологическим масштабом времени.

Предположим, что цель охраны Байкала состоит в том, чтобы таких нежелательных изменений не произошло в течение ближайших 100 лет. Это предположение представляется разумным, поскольку, если прогресс человечества будет продолжаться, за это время будут созданы новые технологии и приняты новые нормативы и моральные ценности. Итак, рассмотрим прогноз на ближайшие 100 лет.

В табл. 8.1 дано сопоставление запасов некоторых веществ в Байкале сравнительно с годовыми сбросами этих веществ в составе вод Селенги - главного притока Байкала (30 км³ в год) и в составе стоков всех предприятий Иркутской области. Речь идет о тех веществах, нормирование которых производится в соответствии с законодательством об охране природы и здоровье человека. Промышленные стоки сбрасываются в озеро Байкал и его притоки лишь небольшим числом предприятий Иркутской области. Последние в данном случае выбраны здесь в качестве примера лишь по той причине, что аналогичную информацию по Республике Бурятия, территория которой включает значительную часть водосборного бассейна озера Байкал, автору обзора найти не удалось. При оценке приведенных ниже данных нужно иметь в виду, что промышленность Иркутской области существенно более развита, чем промышленность Республики Бурятия, и потому сбрасывает больше загрязнителей.

* Государственный доклад...1997.

Как видно из таблицы 8.1, концентрация, например, сульфатов в Байкале составляет 5,5 мг/л. Таким образом, общий запас сульфата в Байкале (ср. табл. 1.1) составляет 127 000 000 т. Река Селенга ежегодно вносит в Байкал 195 000 т сульфата, что составляет 0,15% от его запаса в Байкале. Порядковая оценка показывает, что при таком поступлении изменение концентрации сульфата в Байкале на 10%  могло бы произойти за несколько десятилетий, если  бы он не выносился с водами Ангары. В действительности, такое 10%-ное  изменение, вероятно, может произойти не раньше, чем через несколько столетий, если наряду с рекой Селенгой не появятся другие, столь же крупномасштабные источники сульфата. Как видно из последней графы таблицы 8.1, все предприятия Иркутской области вместе сбрасывают всего лишь около 1/3 от того количества сульфата, которое попадает в Байкал с водами реки Селенги. Представляется довольно очевидным, если базироваться на критериях, изложенных в предыдущем параграфе, что сульфат как антропогенный загрязнитель на период ближайших 100 лет не представляет угрозы для экосистемы Байкала в целом. Здесь следует еще раз подчеркнуть, что в рамках настоящего обзора мы не рассматриваем загрязнение отдельных участков акватории Байкала, таких, как зона Байкальского целлюлозно-бумажного комбината.

Хлорид-анион в рамках принятых нами критериев несколько более опасен, если предприятия Бурятии сбрасывают его столько же, сколько предприятия Иркутской области (268 тыс. т в год), так как этот сброс составляет 3% от запасов хлорид-аниона  в Байкале. Изменение концентрации хлорида в Байкале под действием антропогенных нагрузок на те же 10% при изложенных выше условиях могло бы произойти за период всего в несколько десятилетий. Однако хлорид-анион не является ядом. Кроме того, его концентрация в Байкале очень мала, и его вклад в состав главных ионов байкальской воды весьма невелик. Другие анионы, и в частности бикарбонат, вносят существенно больший вклад в общую соленость вод Байкала, поэтому вряд ли можно ожидать, что 10%-ное изменение концентрации хлорид-аниона в Байкале существенно воздействует на живущие в его водах организмы.

Прогнозируемые изменения концентраций сульфата и хлорида не могут привести в течение 100 лет к такому изменению общей солености, которое могло бы повлиять на обновление глубинных вод всего Байкала  (см.  раздел 2).

Следуя той же логике, можно заключить, что непосредственной опасности для экосистемы озера Байкал в целом не представляют и другие нормируемые компоненты, упомянутые в табл. 8.1. Этот вывод имеет большое значение, поскольку, исходя из цели охраны Байкала, необходимо внедрять соответствующие процессы очистки стоков. В данном случае особый интерес представляет биологическая потребность в кислороде (БПК), то есть то количество легко окисляемой и утилизируемой органики, которая поступает в озеро. Нормативы охраны природы предусматривают приоритетность БПК для сточных вод. Действительно, этот показатель имеет большое значение  при сбросе органики в малые озера и реки.

С другой стороны, необходимость особо жесткого лимитирования  по БПК сбросов очищенных бытовых стоков в Байкал не является приоритетной, так как запас БПК для Байкала весьма велик. Вспомним, что в Байкале обитает около 100 тыс. нерп, которые сбрасывают в озеро свои фекалии без всякой очистки, и этот сброс не привел к нежелательным изменениям в экосистеме Байкала. Ясно, что эти обстоятельства нельзя не учитывать при проектировании очистных сооружений.

Весьма невелик по сравнению с запасами в Байкале и ежегодный промышленный сброс таких тяжелых металлов, как цинк и медь, величина которого в стоках предприятий Иркутской области составляет 0,03 - 0,07% от запаса в водах озера.

Поставщиками биогенных элементов являются в основном не промышленные предприятия, а рассеянные сельскохозяйственные источники. Сравнительно с запасами биогенных элементов в водах Байкала, ежегодный сброс нитрата и фосфата предприятиями также достаточно мал (0,2- 0,4%).

Общий вывод относительно веществ, перечисленных в табл. 8.1,  состоит в том, что регламентация их сброса в Байкал не должна быть более жесткой, чем та, которая предусматривается действующим законодательством об охране природы. Соблюдение этих нормативов необходимо для предотвращения загрязнения отдельных участков акватории.

Подчеркнем еще одно обстоятельство. Немалые средства вкладываются в проведение регулярного мониторинга содержания главных ионов, биогенных элементов и тяжелых металлов в Байкале для выявления тенденции антропогенных изменений. Приведенные выше элементарные соображения говорят о том, что такая постановка задачи не имеет смысла, поскольку даже самые точные из существующих ныне аналитических методов не позволят выявить такие тенденции. В данном случае никакие статистические подходы, например, рекомендуемая В.А. Ветровым и А.И. Кузнецовой система многократных измерений, не дадут эффекта, поскольку применяемые ныне методы не обеспечивают правильность (а не только статистическую достоверность) результатов. Сколько бы раз мы ни измеряли размер изделия плотницким метром, микронную точность мы не получим - нужен микрометр.

В.А. Ветров и его коллеги внесли исключительно ценный  вклад  в понимание важнейших аспектов гидрохимии Байкала. Если бы не было полученных ими в течение многих лет данных, мы не имели бы сегодня даже приблизительного представления о степени антропогенных изменений.  Изложенные выше критические замечания исходят из принятого В.А.Ветровым положения о том, что мониторинг не является разновидностью фундаментальных исследований, а находится в строго подчиненном отношении к практическим задачам управления состоянием природной среды (Ветров, Кузнецова, 1997, стр. 64). Заключение о бесполезности мониторинга главных ионов, тяжелых металлов, биогенных элементов  в водах Байкала как системы инженерных мероприятий, якобы необходимой для принятия практических, политических и хозяйственных решений, может показаться безответственным. Действительно, многие опасаются, что, если мы не будем получать регулярной (хотя и неточной) информации о Байкале, мы можем  столкнуться рано или поздно с неприятными неожиданностями. Однако, инженерный мониторинг - не единственный источник такой информации. Байкал в течение двух последних столетий был и останется в дальнейшем важнейшим объектом фундаментальной науки, задачей которой является получение новых знаний и разработка новых методов. Поэтому неожиданностей не будет.

По-иному складывается ситуация с загрязнением Байкала чужеродными веществами, т. е. такими соединениями, которые синтезированы впервые человеком и ранее в природных средах отсутствовали. Известно, что многие из этих веществ обладают мутагенной и канцерогенной активностью,  а также способны накапливаться при переносе от одних организмов к другим по пищевым цепям. Как такие вещества могут воздействовать на экосистему в целом, к тому же за длительные промежутки времени, пока неизвестно. К их числу относятся такие пестициды, как упомянутые в разделе 2 гексахлоран и ДДТ, а также использовавшиеся в промышленности в больших масштабах ПХБ. Отметим, что полихлорированные дибензфураны и дибенздиоксины образуются при горении любой органики в присутствии хлора в любой форме, в том числе и в виде хлорид-аниона. Поскольку лесные и другие пожары в геологической истории земли происходили и происходят постоянно, а все природные среды и организмы содержат значительные количества хлорид-аниона, ПХДФ и ПХДД нельзя отнести к разряду «чужеродных» соединений. Однако, эти вещества также заслуживают особого внимания, если их концентрации превышают фоновые, а количества, поступающие от источников, достаточно велики, поскольку они сверх-высокотоксичны.

Как показано в разделе 2, многие чужеродные вещества в экосистеме Байкала уже найдены. К сожалению, мы не знаем точных источников их поступления, в числе которых могут быть и конкретные предприятия региона, и глобальный фон. Для того, чтобы дать прогноз дальнейшей динамики накопления этих веществ в биоте Байкала или снижения их концентраций, необходимо было бы знать историю их накопления. Эта задача может быть разрешена методами современной науки, но соответствующие данные еще не получены. Очевидно, что,  в отличие от мониторинга концентрации главных ионов в водах Байкала, регулярный инженерный мониторинг упомянутых выше чужеродных веществ абсолютно необходим для получения надежных долгосрочных прогнозов. Более того, необходимо определить концентрации и других присутствующих в водах Байкала чужеродных соединений (например, синтетических моющих средств, пластификаторов, комплексонов), даже если они не обладают острой токсичностью и по этой причине пока не привлекли достаточного внимания. Наконец, необходимо принять все возможные меры к тому, чтобы прекратить или хотя бы максимально ограничить поступление любых чужеродных веществ в воды Байкала.

Как следует из раздела 3, имеющиеся ряды наблюдений не выявили достоверных изменений населяющих Байкал популяций за время, прошедшее с начала промышленной революции. Можно предполагать, что эти популяции существенно не изменятся под действием химических антропогенных факторов и в ближайшие десятилетия. Регулярный мониторинг фито- и зоопланктона пока не дал информации, которая требовала бы принятия неотложных практических решений. Несмотря на это, никак нельзя  рекомендовать его прекращение уже хотя  бы потому, что планктонные организмы являются чувствительными индикаторами изменений климата, а в том, что в последние годы наблюдается глобальное потепление, осталось мало сомнений. Совершенно очевидно, что необходимо проводить инженерный мониторинг и ограничивать изъятие байкальского омуля и нерпы. Хозяйственное изъятие вряд ли может снизить численность этих популяций до нуля. Возможно, что после изъятия определенной доли популяций экономическая эффективность этой деятельности станет весьма низкой, и она прекратится сама собой, а популяции восстановятся, как это неоднократно имело место в случае байкальского омуля. Мониторинг и ограничение изъятия омуля и нерпы в первую очередь необходимы для того, чтобы избежать нежелательных социальных последствий для жителей побережья Байкала.

Наконец, по мнению автора, особого внимания заслуживает проблема вселения новых биологических видов, т.е. биологического загрязнения Байкала. В геологическом прошлом новые виды вселялись в Байкал неоднократно, а некоторые впоследствии становились доминантными. Например, данные молекулярно-биологических исследований показали, что нерпа появилась в Байкале около 800 тыс. лет назад. Новые виды способны завоевать экосистему Байкала в те моменты времени, когда существующие виды угнетены изменениями, вызванными климатическими и другими факторами. Как сказано в разделе 7, в Байкал, благодаря действиям человека, уже попало несколько  чужеродных видов, которые завоевали в нем  небольшие экологические ниши. Последствия вселения новых видов чрезвычайно трудно прогнозируемы. Если мы не хотим неожиданностей, все каналы возможного проникновения новых видов в Байкал необходимо перекрыть.

В заключение приведем цитату из книги, выпущенной под редакцией академика В.А. Коптюга: «В отличие от множества других озер Северного полушария, Байкал сохранился в состоянии, близком к первозданному, в значительной степени благодаря тому, что его водосборный бассейн пока мало населен. Здесь проживает не более 2 млн. человек, промышленность и сельское хозяйство пока не получили масштабного развития. Поэтому загрязнение Байкала имеет локальный характер и в основном приурочено к отдельным крупным источникам промышленных выбросов. Это подтверждено многочисленными данными, полученными в последние годы российскими и зарубежными учеными. В 1990 году группа экспертов ЮНЕСКО признала Байкал особо ценным природным объектом, не имеющим необратимых антропогенных изменений и достойным включения в Список Мирового Природного Наследия» (Настоящее и будущее.., 1996).

Перепечатка без согласия автора запрещена. E-mail для контактов: grachev@lin.irk.ru
Публикация книги в сети интернет выполнена по гранту РФФИ-байкал №05-07-97200 E-mail: jonin@lin.irk.ru