Прошло почти два года с момента разрушения Каховской ГЭС

В ночь на 6 июня 2023 года в Херсонской области разрушилась плотина Каховской гидроэлектростанции — одной из крупнейших в Украине. Экосистеме региона был нанесен огромный ущерб, оценить который на фоне полномасштабной войны невероятно трудно. И все же такие попытки предпринимаются. В середине марта крупная германо-украинская группа ученых опубликовала в журнале Science подробный отчет об экологических последствиях разрушения ГЭС. Это не первое, но, по-видимому, самое масштабное на сегодня исследование такого рода. Оно позволяет взглянуть не только на непосредственные результаты катастрофы, но и показывает, как природа спустя время адаптируется к новым условиям. “Медуза” изучила, что сейчас происходит в районе Каховского водохранилища и как ученые предлагают помочь окружающей среде.

Для начала — коротко о том, как проводилось исследование

Главное препятствие для полноценной оценки экологических последствий разрушения Каховской ГЭС — продолжающаяся война. Как до, так и после разрушения дамбы линия боевого соприкосновения на юге Украины проходит как раз по реке Днепр, поэтому организация полноценных экспедиций и отбор проб на месте бывшего водохранилища практически невозможны.

За прошедшие с момента катастрофы почти два года украинским экологам удалось сделать несколько ограниченных обследований в районе Херсона, Запорожья и в нескольких других местах. Но основная часть работы все равно сделана дистанционными методами, которые не требуют присутствия исследователей в районе боевых действий.

Прежде всего, это анализ спутниковых изображений, компьютерное моделирование поведения воды во время прорыва дамбы и анализ архивных образцов дна и почвы, взятых в разных частях водохранилища до начала войны. На основании всех этих данных ученые и восстановили картину произошедшего и отследили, как природа адаптируется к новым условиям.

Как развивались события и какой ущерб нанесен непосредственно водохранилищу?

Каховское водохранилище — шестой и последний искусственный резервуар, который был устроен на Днепре в XX веке для облегчения ирригации и увеличения хозяйственного значения реки. Всего в системе водохранилищ Днепра находились примерно 44 кубических километра пресной воды, из них в Каховском — чуть менее половины, 18 кубических километров. Водоем обеспечивал ирригацию около 500 тысяч гектаров полей в этой части страны. Кроме того, за счет него через 400-километровый канал проходили поставки воды в Крым.

6 июля 2023 года около 2:50 по местному времени на дамбе, которую в то время контролировали российские военные, произошел взрыв. Детали и причины взрыва до сих пор достоверно не установлены и являются предметом споров. Устройство дамбы (в частности, наличие тоннеля в ее бетонном основании) позволяло контролирующей стороне провести минирование. С другой стороны, известно, что еще до взрыва постройка начала медленно разрушаться. В частности, обрушилась часть одной из стен. Как показал последующий анализ многолетних рядов спутниковых данных, проведенный нидерландскими инженерами, разрушению предшествовали медленные процессы деформации дамбы. Эксперты фиксировали их задолго до российской оккупации — как минимум с середины 2021 года. По мнению авторов статьи в Science, оседание и смещение плотины, которые наблюдались из космоса, вероятно, были вызваны “эффектом перелива воды, накоплением осадка и мусора или неисправной работой затворов”. Процессы деформации могли уменьшить механическую прочность дамбы. Но неизвестно, сыграло ли это роль в ее разрушении — исследование не ставило целью ответить на этот вопрос.

Так или иначе, на момент разрушения дамбы высота воды в водохранилище составляла 17,5 метра, и всего за две недели около 90% всех этих запасов, примерно 16,4 кубических километра воды, попали в Черное море. Подъем уровня воды ниже по течению вызвал затопление около 60 тысяч зданий, в которых проживали до 110 тысяч человек. Количество погибших в результате затопления, по первым официальным данным сторон, составило не менее 52 человек. Однако журналисты Associated Press, побывавшие на месте затопления, утверждали, что истинное число погибших может исчисляться сотнями.

Ущерб, который был нанесен природе, можно разделить на три компонента:

• Во-первых, это непосредственное уничтожение тех водных биотопов, что существовали на территории водохранилища. По оценкам ученых, около 80% всей биомассы, которая населяла “Каховское море” — включая рыб (в количестве 6-10 тысяч тонн), растения (30-50 тысяч тонн) и беспозвоночных (до 500 тысяч тонн), — погибло в течение двух недель. Отдельно авторы отмечают потерю двустворчатых моллюсков, которые играли особую роль в фильтрации воды водохранилища. В некоторых местах на один квадратный метр дна приходилось до пяти килограммов моллюсков, и все эти животные очищали воду из верховий реки, прежде чем она попадала в море. Осушение водохранилища уничтожило подавляющее большинство этих животных и критически снизило эффективность фильтрации.
• Во-вторых, резкий выброс пресной воды вызвал затопление, от которого пострадали как наземные, так и морские животные ниже по течению. Так, по расчетам ученых, от 20 до 30 процентов всех грызунов, живших ниже дамбы, должны были погибнуть сразу же с началом наводнения. Среди пострадавших наземных млекопитающих были и эндемичные виды, то есть те, что не встречаются больше нигде в мире, — например, песчаный слепыш Spalax arenarius, обитающий в низовьях Днепра. Насколько сильно пострадал этот вид от затопления, неизвестно — большая часть его ареала контролируется российскими войсками, и у украинских ученых нет туда доступа. Выброс пресной воды не только затопил наземные биотопы, но и привел к резкому — более чем втрое — опреснению северо-западной части Черного моря. Это ударило уже по морским рыбам и другим животным и спровоцировало всплеск “цветения” воды. Как это обычно происходит при наводнениях, резкое движение водных масс подняло взвесь, а вместе с ней принесло в море большое количество питательных веществ и микроэлементов (азота, фосфора и других). Эти вещества обеспечили бум роста водорослей, который продолжался в Черном море около месяца и был хорошо виден даже из космоса.
• Наконец, третий тип экологических последствий имеет долговременный характер и связан прежде всего с обнажением около 1944 квадратных километров речного дна, которые ранее были скрыты под поверхностью водохранилища. Сейчас ученые называют это дно “ядовитой часовой бомбой”. Они рассматривают его в качестве главной экологической угрозы для будущего региона. Поэтому на этой проблеме мы остановимся отдельно.

  Тяжелые металлы на дне водохранилища — наследие советской промышленности. Главная забота экологов состоит в том, чтобы эти вещества не попали в воду и пищу к местным жителям

Итак, после прорыва дамбы обнажились сотни квадратных километров бывшего речного дна. В низовьях Днепра оно состояло преимущественно из мелкозернистого ила, образованного породами, вымытыми эрозией из верховий реки. По данным довоенных обследований, толщина ила в “Каховском море” составляла в среднем от 30 до 150 сантиметров — таким образом, его общий объем, по подсчетам ученых, достигает 1,3-1,7 кубических километра.

Десятилетия работы крупных украинских промышленных предприятий, расположенных на Днепре (Запорожский автомобильный завод, “Запорожсталь”, “Южмаш” и многие другие), привели к накоплению в илистом дне соединений тяжелых металлов. Активное сельское хозяйство по берегам водохранилища добавило к ним соединения фосфора, азота и другие вещества, источником которых являются преимущественно удобрения.

В результате, по подсчетам авторов (.pdf, страница 50), сейчас в высохшем иле на месте бывшего водохранилища лежит около 45 миллионов тонн железа, 8,4 миллиона тонн марганца, 182 тысячи тонн цинка и многие тонны других тяжелых металлов. Некоторые из них весьма ядовиты: например, свинец и кадмий, запасы которых в каховском иле составляют 44 и 1,3 тысячи тонн соответственно. Большинство из загрязнителей распределено по бывшему дну водохранилища равномерно, однако запасы цинка, например, сконцентрированы неподалеку от Никополя, где находятся некоторые металлургические предприятия.

Пока тяжелые металлы были адсорбированы (то есть поглощены) в иле и находились на глубине водохранилища, они были практически выключены из кругооборота веществ и не представляли особой опасности. Но теперь обнаженный ил подвергается эрозии дождей и ветра, поэтому свинец, никель, кадмий и другие тяжелые металлы начали вымываться и попадать в воду, что по цепочке может привести и к их “включению” в пищевые цепочки.

Загрязнение тяжелыми металлами не проходит само собой с течением времени: такие вещества не разрушаются бактериями или в естественных химических процессах. Поэтому единственный способ борьбы с такого рода загрязнениями — та или иная изоляция загрязнителей. Прежде всего — связывание металлов в уже зараженной породе, например, при помощи растений. В своем первоначальном виде высохший ил представляет большую опасность, так как все содержащиеся в нем вещества легко вымываются потоками дождя и половодьем. Заселение же ила растениями резко тормозит процессы эрозии и связывает ядовитые вещества там, где они уже находятся, что не позволяет им попадать в воду.

По сообщениям ученых, менее одного процента от всех ядовитых запасов в глубине ила были вымыты сразу после разрушения дамбы. Большая их часть осталась связанной в породе. За прошедшее после высыхания водохранилища время ученые несколько раз видели всплески уровня тяжелых металлов в водах Днепра ниже по течению. Они наблюдались после августовских дождей 2023 года и в марте и мае 2024-го, во время весеннего паводка, который затопил почти 900 квадратных километров бывшего водохранилища.

К счастью, сейчас авторы статьи в Science наблюдают позитивные процессы, которые могут замедлить вымывание тяжелых металлов из ила и не допустить подобные выбросы в воду в будущем. Так, по словам ученых, уже к середине августа 2023 года первые растения заселили около 18% обнажившегося дна. Началось формирование заливных лугов, которые существовали здесь еще до постройки водохранилища — когда его территория еще была Великим Лугом. К 2024 году высота ив, выросших на месте высохшего ила, в некоторых местах достигала уже пяти метров — что говорит о рекордной скорости восстановления биотопа. Одновременно с растениями территорию начали обживать лисы, кабаны и более мелкие млекопитающие.

Резюмируя полевые наблюдения, а также анализ спутниковых снимков и моделирования, ученые утверждают, что уже через пять лет экосистема, которая существовала здесь до постройки дамбы, будет восстановлена “на 80 процентов” от первоначального состояния.

Нужно ли восстанавливать Каховское водохранилище? Об этом спорят украинские власти и экологи

Споры о том, следует ли восстанавливать водохранилище, начались практически с момента его разрушения. У украинских властей и экологов разные взгляды: первые декларируют необходимость полного восстановления, вторые не уверены в правильности такого подхода. Сторонники восстановления руководствуются прежде всего экономическими, а не экологическими соображениями. Однако авторы новой статьи согласны с тем, что повторное затопление Великого Луга можно оправдать (по крайней мере, частично) тем, что это позволит устранить проблему вымывания тяжелых металлов.

В качестве компромисса, который позволил бы нивелировать проблему металлов и частично восстановить экосистему низовьев Днепра, экологи предлагают строительство дамб вдоль его течения. Дамбы могли бы не допустить попадание воды из обширных, но мелких и болотистых участков Великого Луга в основное течение реки. По задумке одной из групп ученых, одна такая 50-километровая дамба могла бы пройти в Запорожской области юго-восточнее фарватера реки, что отделило бы болотистый район вокруг заказника “Большие и Малые Кучугуры” от основного течения Днепра. Авторы новой статьи предлагают аналогичный, но менее масштабный проект: он подразумевает строительство двух дамб общей длиной всего в 15 километров, первая из которых должна пройти рядом с Нововоронцовкой, а вторая — на восток от Энергодара.

Оба проекта имеют свои преимущества, однако пока боевые действия вдоль Днепра не прекратятся, споры о целесообразности восстановления Каховского водохранилища, к сожалению, остаются чисто умозрительными.