Олексій Василюк
Руйнування греблі Каховської ГЕС на річці Дніпро в Україні в червні 2023 року спричинило не тільки величезну гуманітарну кризу, а й екологічну катастрофу. Зразки донних відкладень, зібрані на території колишнього Каховського водосховища, показують, що впродовж десятиліть на дні водосховища накопичували токсичні відкладення внаслідок скидання неочищених стічних вод важкої промисловості вище за течією. Після руйнування греблі ці відкладення, включно з токсичними елементами, як-от свинець, миш’як і цинк, було знесено вниз за течією, загрожуючи екосистемам Дніпра і прилеглих територій. Олексій Василюк розглядає, як забруднення ґрунтів і донних відкладень у Каховському водосховищі впливає на навколишнє середовище та місцеві екосистеми, а також ставить питання, яких природоохоронних заходів потрібно вжити, щоб запобігти їхньому подальшому поширенню.
Накопичення токсичних відкладень у Каховському водосховищі
Каховське водосховище було завершальною ланкою у Дніпровському каскаді ГЕС, побудованих за часів радянського союзу. Воно займало площу понад 2000 кв. км і акумулювало воду з усього каскаду, створюючи своєрідний резерв для зрошення регіону в літній період. Загальний обсяг водосховища сягав 18.6 км 3.
Останні 68 років господарська діяльність Півдня України значною мірою залежала від водопостачання саме з Каховського водосховища. Через рік після його зникнення внаслідок підриву греблі цей регіон значною мірою адаптувався до нових умов, використовуючи альтернативні джерела водопостачання та енергогенерацію. Для потреб населення та промисловості було збудовано три водопроводи, а підприємства Дніпропетровщини та Запорізька АЕС отримують воду з підземних джерел.
Протягом багатьох десятиліть у “Каховське море” потрапляли забруднюючі речовини з усіх водосховищ, розташованих вище за течією, а також із сільськогосподарських земель на його берегах. Забруднюючі речовини потрапляли у водойму, осідали на дні і значна їхня частка вже не переносилася далі в море. Важкі метали та інші токсичні речовини накопичуються в донних відкладеннях і можуть мігрувати харчовим ланцюгом, створюючи довгострокову загрозу тяжких захворювань і загалом є показниками небезпечного, забрудненого довкілля.
Основними джерелами забруднення були каналізаційні мережі та очисні споруди підприємств, які перебувають у незадовільному технічному стані та не забезпечують повного очищення вод.
На берегах Каховського водосховища перебувало понад 400 промислових та сільськогосподарських об’єктів, що скидають стічні води загальним обсягом 6.1 млн.м3/добу. Підприємства м. Запоріжжя скидали у верхню частину Каховського водосховища 282 млн.м3 на рік неочищених або недостатньо очищених стічних вод (наприклад, коксохімічний, «Дніпроспецсталь», алюмінієвий та металовиробний заводи скидають 20.9 млн.м3 стоків на рік). У Дніпропетровській області основними забруднювачами Каховського водосховища були підприємства м. Нікополя, які щорічно скидали понад 50 млн.м3 стічних вод, у тому числі 47 млн.м3 забруднених.
Ще в 1952 році вчені прогнозували надмірне забруднення води Каховського водосховища через акумулювання промислово-побутових стоків із навколишніх населених пунктів. Але достатніх заходів щодо обмеження забруднень не було вжито та очисні споруди басейну р. Дніпро виявилися неефективними в очищенні стічних вод до безпечних рівнів.
Лужне середовище, яке типово формується в донних відкладах, сприяє зв’язуванню та осадженню токсичних речовин, тобто вони накопичуються на дні водосховища та не переносяться далі за течією річки. Значна кількість забруднювачів накопичувалася в донних відкладах на дні водосховища, у тому числі в тілі таких молюсків, як тригранка річкова (Dreissena polymorpha) через їхню здатність фільтрувати великі обсяги води.
Руйнування греблі
Теракт на Каховській ГЕС 6 червня 2023 р. став найруйнівнішим короткочасним впливом на довкілля в історії України. Він призвів до значних економічних втрат та знищення важливих екосистем, критичних для біорізноманіття. Підрив греблі розцінюється багатьма міжнародними організаціями та урядами та громадянським суспільством як акт екоциду.
Меліоративна інфраструктура Каховського гідровузла зруйнована, а більшість зрошуваних земель тепер заміновані або забруднені токсичними речовинами (у т.ч. важкими металами), що унеможливлює їх використання навіть після деокупації.
Руйнування Каховської ГЕС стало масштабною екологічною катастрофою, яка докорінно трансформувала екосистеми регіону, сформовані за час існування водосховища. Зміни охопили три ключові зони: колишнє дно водосховища, території затоплення та північно-західну частину Чорного моря.
Тим не менш, серед усіх екологічних наслідків теракту найбільш загрозливими в довгостроковій перспективі залишаються саме накопичені в минулому на дні водосховища забруднювачі (важкі метали та інші токсичні сполуки).
Докладніше: Підрив Каховської ГЕС: Якими будуть наслідки для довкілля?
Розповсюдження мулів після руйнування греблі
За неповні 70 років експлуатації Каховського водосховища на його дні відклався значний шар мулу (донних відкладень). В середньому потужність відкладень становила 17.6 см і змінювалася від місця до місця в залежності від рельєфу дна та руху водних мас. Максимальна товщина мулу складала понад один метр.
Поки що відсутня інформація про те, яка частина мулу була вимита в процесі спуску водосховища та відклалася на затоплених територіях. У перші дні спуску водойми рельєф дна призвів до стрімкого стікання води з ділянок меншої глибини у напрямку глибших. Це стало причиною площинного змиву мулу до більш глибоких ділянок (рукави та протоки) і згодом – винесення їх в основне русло і далі в нижню течію річки та в море. Інша частина мулу більш концентровано накопичилася на заболоченій території східної ділянки колишнього водосховища, де в процесі зниження рівня води сформувалася найбільша замкнена водойма, в яку також надходив мул під час руху водної маси.Тепер забруднення токсичними відкладеннями колишнього Каховського водосховища негативно впливає не лише на територію, колись зайняту Каховським водосховищем, а й на ті зони, куди були перенесені мулові маси після підриву греблі. З першого дня після теракту в основному руслі Дніпра було видно смугу насиченої суспензією води, що простяглась вздовж фарватеру. Незабаром вся вода, що витікала, наповнилася суспензією піднятих з дна багаторічних відкладень.
У міру того, як потужність потоку води та рівень затоплення почали спадати, концентрація суспензій та забруднювачів за спостереженнями представників Української природоохоронної групи (УПГ) продовжувала зростати. У цей час до суспензії додалися відходи від руйнування техногенних об’єктів і звалищ (зокрема біологічних). Отже, найбільш забрудненими виявилися поверхневі вторинні відкладення – ті, утворилися останніми.
Коли потужність водного потоку зменшилася там, де розширюється дельта і сповільнюється течія, утворилися відклади, які стали помітними після зниження рівня води. Їхня щільність подекуди навіть у Херсоні досягала 70 см і швидше за все значно більші обсяги осіли в рослинності лівобережної частини дельти Дніпра.
Ґрунтоутворення
Після руйнування водосховища та винесення з його колишньої території великої кількості мулу, на його оголеному дні почали формуватися ґрунти, характерні для річкових заплав. Вони формуються з урахуванням суміші різних типів піщаних і мулистих донних відкладів, а їхній характер залежить від будови дна і навіть швидкості водного потоку.
Найкращою основою для запуску процесів ґрунтоутворення та формування наземних біотопів є прошарки глинистих відкладів, що зустрічаються на дні колишнього водосховища. Вони містять до 16% органічних речовин. В майбутньому розвиток рослинності на цій території збільшить вміст органічних речовин у ґрунті.
Докладніше: Річниця теракту на Каховській ГЕС: Мільярд дерев замість пустелі та унікальні для континенту вербові ліси
Аналіз забруднення ґрунтів та їхній екологічний стан
Влітку 2023 року УПГ організувала відбір 119 проб відкладів із різних ділянок дна водосховища. Частина проб ілюструє ситуацію в нижній течії колишнього водосховища, в Херсонській області, а інші — у північній частині — в околицях міста Запоріжжя.
Відбір проб у 2023 році на щойно осушеній території водосховища. Джерело: Іван Мойсієнко
Сам відбір проб виявився вкрай складним завданням, оскільки значна частина периметру колишнього водосховища залишається зоною активних бойових дій, а також замінована. Навіть вихід до колишнього берега несе загрозу мінометного обстрілу чи роботи снайперів із окупованого російською армією протилежного берега. Організацію обробки та аналізу проб повністю забезпечила кандидатка географічних наук, співробітниця відділу ґрунтознавства Інституту геоекології Технічного університету Брауншвейга (Німеччина), Анастасія Сплодитель. Лабораторні дослідження виконані на базі Canterbury Christ Church University (Великобританія) у рамках проекту Global Food and Water Security (GFWS).
У 94% проаналізованих проб ґрунту було відмічено значне перевищення гранично допустимих концентрацій (ГДК) та природних фонових значень концентрацій токсичних речовин. Також у досліджених пробах ґрунту простежується кілька тенденцій:
- Значення pH для всіх типів відкладів визначається як “лужне” (діапазон 7.0-8.6), що означає низьку міграційну здатність токсичних елементів та утворення важкорозчинних сполук. Через лужне середовище токсичні сполуки переважно накопичувалися в донних відкладах колишнього водосховища, а не змивалися вниз за течією. В результаті водосховище перетворилося на величезний накопичувач важких металів та інших токсичних речовин, кількість яких зростала.
- Забруднюючі речовини найчастіше мають найвищу концентрацію в пробах – це миш’як (As), свинець (Pb), стронцій (Sr) і цинк (Zn). Забруднення грунтів миш’яком, свинцем, стронцієм і цинком є критично важливою проблемою через їхній токсичний вплив на здоров’я людей та стан екосистем. Важкі метали можуть накопичуватися в організмі, потрапляючи в нього через воду, продукти харчування або пил. Вони завдають шкоди нервовій системі, внутрішнім органам і навіть спричиняють онкологічні захворювання. Крім того, вони негативно впливають на зростання та розвиток рослин, скорочуючи біорізноманіття та викликаючи деградацію екосистем, що позначається на сільськогосподарському виробництві та охороні природи. Концентрації міді (Cu), вуглецю (C), молібдену (Mo), марганцю (Mn), нікелю (Ni), фосфору (P), ванадію (V), барію (Ba) у донних відкладах є дещо нижчим. Проте для всіх металів, які досліджуються, характерне суттєве перевищення середніх значень над рівнем ГДК і фоновими значеннями (в 7-17 разів). Винятком є кадмій (Cd), концентрації якого відповідають значенням геохімічного фону на всіх досліджених ділянках.
- У частині проаналізованих проб найбільшими міграційними властивостями володіють Zn, V, Ni. Їхні високі середні концентрації зафіксовані на глибині 25-35 см. Це означає, що подальші дослідження потрібно буде проводити не тільки сильно розширюючи їхню географію, але й відбираючи проби на різній глибині.
- Висока схожість між концентраціями металів у донних відкладах зони катастрофічного затоплення та у ґрунтах територій дна колишнього водосховища підтверджує спільне джерело їх забруднення. Вони сформовані промисловою діяльністю об’єктів на околицях Каховського водосховища (переважно підприємств міст Запоріжжя та Покров). Ця інформація є тривожним сигналом, адже збільшення вмісту небезпечних хімічних сполук, здатних до перенесення, підвищує ризик потрапляння токсичних речовин до харчових ланцюгів. Наприклад, це важливо для всіх мешканців території, що була тимчасово затоплена у 2023 році. Тепер їхні городи покриті шаром токсичного мулу і цілком можливо, що вирощування продуктів там надалі не буде безпечним.
Про інші аналізи читайте у статті про дослідження Arnika: Забруднення з дна Каховського водосховища можуть вплинути на якість води в прибережних населених пунктах
Можливі сценарії використання території
Незважаючи на значний негативний вплив, катастрофа створила умови для спонтанного відновлення природних екосистем, у тому числі відновлення проточності Дніпра на ділянці 250 км (нагадаємо, що загальна довжина Дніпра складає 2201 км). На осушених територіях почали проростати аборигенні види рослин, такі як верби та тополі, а також відновлюються заплавні ділянки з характерним для них біорізноманіттям. Зарослий лісом забруднений мул становить меншу загрозу для навколишніх територій. Зокрема, в таких умовах він не переноситиметься водою вниз за течією та не розноситиметься вітром. Процеси ґрунтоутворення, які тут уже почалися, незабаром законсервують забруднення під шаром рослинних решток та ґрунту, що сприятиме консервації техногенно небезпечної території.
Оцінка екологічних наслідків теракту залишається обмеженою через недоступність території колишнього водосховища, поки по ній проходить лінія фронту і вона залишається зоною бойових дій, а також нестачі точних кількісних даних, підтверджених на місцевості. Масштабні дослідження відкладаються через необхідність розмінування, що може призвести до втрати частини інформації через природне відновлення екосистем. Ймовірно, у майбутньому дослідники зможуть здебільшого спостерігати процеси відновлення екосистем, а не власне наслідки підриву дамби.
Проте очікується, що результати аналізу проб ґрунтів та уточнення оцінок наслідків їхнього забруднення значно розширять спектр показників збитків та стануть додатковими доказами екоциду. Така інформація може бути вкрай корисною для оцінки збитків завданих Україні та для подальших репарацій.
Особливо цікавими є дані про рівень забруднень у різних ділянках дна колишнього водосховища для планування майбутніх сценаріїв використання території. Можливо, буде створено зонування за рівнями забруднення.
Докладніше: Рік після потопу: чи зможуть відновитися екосистеми, зруйновані підривом Каховської греблі?
Але крім варіанта відновлення природних екосистем Великого Лугу, енергетиками, звичайно ж, розглядається консервативний сценарій створення нової греблі і відповідно – нового водосховища. Такий сценарій передбачає повне відновлення всієї інфраструктури гідровузла, що означатиме також повторення всіх екологічних помилок, допущених у 1952 році, коли приймалося рішення про будівництво Каховського водосховища. Це спричинить відновлення накопичення небезпечних речовин на дні вже нового водосховища. Окрім цього, важкі метали мігрують із глибоких шарів ґрунту в живу масу дерев, які тепер ростуть на території колишнього водосховища. Якщо територію почати затоплювати знову, незалежно від того, вирубувати дерева чи ні – накопичені в них небезпечні речовини будуть перенесені за межі забрудненої території. Тобто створення нового водосховища посилить поширення важких металів.
Докладніше: Чому слід відродити Великий Луг?
Окрім основних сценаріїв (“створення нового водосховища” та “відновлення природи”) є й кілька додаткових. Наприклад, створення на колишньому дні водосховища сонячних і вітрових електростанцій чи плантацій дерев із метою отримання біопалива. Останній варіант є особливо цікавим для аналізу, оскільки територія вже зараз природно заростає вербами, а, отже, підходить для вирощування “енергетичних верб”.
Сценарій посадки “енергетичної верби” може принагідно виконати роль рекультивації та фіторемедіації території, оскільки саме верби ефективно вилучають із ґрунтів важкі метали. Однак питання міграції забруднювачів у деревину верб і можливість подальшого їх використання поки не вивчене.
Серед ризиків такого проекту фіторемедіації можливе поширення інвазійних видів та вивільнення важких металів, накопичених рослинами у біомасі. Більшість енергокультур, які швидко ростуть, є інвазійними. Такі рослини можуть поширитися за межі контрольованих ділянок та завдати шкоди місцевій флорі та фауні. Крім того, як вже зазначалося, якщо деревина буде використана в енергетичних цілях, то при спалюванні в повітря можуть потрапити важкі метали та інші токсичні речовини і продукти спалювання, що несе загрозу здоров’ю людей та екосистем.
Порівнюючи можливі сценарії в контексті забруднення, можна з упевненістю сказати, що тільки природне відновлення екосистем та природна консервація території залишить забруднювачі найбільш ізольованими від подальшого вторинного перенесення. Але якщо почнеться активне використання природної рослинності (наприклад, для енергетики або просто як дрова), то це перешкоджатиме процесам ґрунтоутворення та консервації забруднювачів у ґрунті, а значить їхнє поширення може продовжитися.
Щодо можливого сценарію створення нового водосховища, то він не тільки не вирішить вже накопиченого багажу проблем, а й відновить накопичення забруднювачів з новою силою.
Висновки та рекомендації
Загалом забруднення ґрунтів та мулу у зоні колишнього водосховища несе високі екологічні ризики. Концентрація токсичних речовин свідчить про те, що вся територія колишнього Каховського водосховища та територія затоплення (в т.ч. вниз за течією) є зоною екологічного лиха.
На жаль, наявних даних недостатньо, щоб точно визначити просторовий розподіл забруднення по всій території. З попереднього аналізу зрозуміло, що ця територія з високою ймовірністю є непридатною для багатьох видів використання людиною. Насамперед, будь-яка ділянка, на якій хтось запланує виробляти сільськогосподарські продукти, вимагає спеціальної експертизи на наявність токсичних речовин. З урахуванням такого ризику виробництво технічних культур ще є можливим, а ось виробництво продуктів харчування є дуже ризикованим заняттям (у тому числі на городах місцевих жителів, території яких були тимчасово затоплені).
Прийняття рішень щодо подальшого використання території колишнього Каховського водосховища повинне у тому числі включати оцінку токсичного забруднення кожної запропонованої для якихось видів господарювання ділянки. Наприклад, розвиток рекреації на берегах Великого Лугу може супроводжуватись певними ризиками. Перед тим, як виділяти та облаштовувати для цього ділянки, потрібно буде дослідити, наскільки забруднені донні відклади впливатимуть на безпеку пляжного відпочинку.
Природне відновлення лісової рослинності ставить під сумнів доцільність створення нового водосховища, оскільки це вимагатиме знищення найбільшого лісового масиву в Степовій зоні України, яким уже став молодий вербовий ліс Великого Лугу. На жаль, більшість лісів Південного сходу України, які тут були в минулому, знищені за майже три роки війни і зараз їхнє відновлення є майже нерозв’язним завданням через сучасний клімат.
З огляду на це, найкращим варіантом з точки зору природокористування є створення природоохоронної території та проведення ґрунтово-геохімічного моніторингу. Зокрема, необхідно докладніше вивчити процеси переходу рухомих форм металів у рослини із ґрунту. Результати таких досліджень дозволять зробити висновки щодо перспектив фіторемедіації забруднених земель.
Джерело основного зображення: 1news.zp.ua
