приоритетное направление контроля природной среды в

1
Е.М Литвинова, И.В.Недогарко, Н.Л.Фролова, Л.Е. Ефимова
(Национальный парк «Валдайский», г. Валдай,
Валдайский филиал государственного гидрологического института, г. Валдай,
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова г. Москва)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
– ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ
СРЕДЫ В НАЦИОНАЛЬНОМ ПАРКЕ «ВАЛДАЙСКИЙ»
Высокая значимость гидрологического мониторинга на территории
Валдайского национального парка определяется следующими природными
особенностями, социально-экономическими условиями и достижениями
научных исследований на этой территории.
1. Уникальность
гидрографической
структуры
территории.
Валдайский национальный парк расположен на приводораздельной части
Валдайской возвышенности, на стыке Балтийского и Каспийского
бассейнов, на территории, получившей название «Валдайское поозерье». На
Валдайской гряде в пределах границ парка и его охранной зоны выявлено
257 озер, с общей площадью 164,6 км2, что составляет 10,4 % от площади
парка [1]. Площади озер лежат в интервале от 0,01 до 43 км2. На Балтийском
склоне расположено 220 озер, на Волжском – 37 озер, с общими площадями
84,4 и 80,2 км2 соответственно. Конфигурация Валдайского парка
определена принципом включения в его территорию цельных озерных
бассейнов Валдайской гряды и верхней части её речных водосборов [2].
Составные части Валдайского парка – система вытянутых вдоль
приводораздельной части возвышенности пяти основных водосборов: озера
Боровно, озер Валдайское и Ужин, р. Полометь, озера Велье, Полновского
плёса озера Селигер. Эти озера являются конечными звеньями сложных
гидросистем, включающих каскадные цепочки озер, связанных протоками.
Общепризнано, что озерные экосистемы особенно чувствительны к
антропогенному воздействию. требуют пристального внимания к себе.
Особенно уязвимыми являются крупные глубоководные озера, что
определяется их конечным положением в системе вещественного переноса
на водосборе и низкой скоростью водообмена. Природоохранный режим на
всем водосборе рассматривается как способ контроля нагрузки на все звенья
гидросистем, включая крупные озера.
2. Значимость водных объектов для сохранения биологического
разнообразия. Водные и околоводные экосистемы Валдая являются
местообитаниями 27% редких и подлежащих охране растений и позвоночных
животных парка. В том числе 8-и видов, занесенных в Красную книгу
России: в мезотрофных глубоководных озерах отмечены водные растения —
Caulinia tenuissima (A. Br. ex Magnus) Tzvel., Lobelia dortmanna L, Isoëtes
2
lacustris L. и Isoëtes echinospora Durieu, в быстротечных малых реках склона
обитает комплекс реофильных животных, включая Salmo trutta trutta m. fario
L., Alburnoides bipunctatus rossicus Berg, Cottus gobio L., Margaritifera
margaritifera L. Поддерживается богатая ихтиофауна. Более 100 лет работает
первый в России Никольский рыборазводный завод имени В.П.Врасского,
успешно производится акклиматизация разных видов рыб.
3. Высокое ресурсное значение водных объектов территории и
нарастание антропогенной нагрузки на озера. Озера всегда определяли
общую привлекательность Валдая. На протяжении истории здесь
развивались различные виды традиционного водопользования, в том числе
были развиты водные пути, сплав леса, строительство мельниц, малых ГЭС.
В настоящее время часть крупных озер зарегулирована гидротехническими
сооружениями и является водохранилищами. Осуществляется водозабор на
питьевые и технические нужды, в реки, реже в озера, сбрасываются
очищенные стоки. Развивается рыборазведение и любительское
рыболовство. Есть несколько маршрутов спортивного и любительского
туристического сплава по рекам и озерам. Своеобразным ресурсом
территории можно считать собственно береговые полосы. Исторически на
территории сложилась околоводная структура расселения, подавляющая
часть населенных пунктов располагается у озер [2]. В 80-х годах в местах
концентрации благоустроенной застройки и активного использования
береговых склонов в сельскохозяйственном производстве резко возросли
темпы эвтрофирования озер. Встала и до сих пор недостаточно эффективно
решается проблема сточных вод. Сейчас на территории наблюдается
сокращение сельскохозяйственного типа землепользования и рост
рекреационного, дачного населения, строятся и проектируются крупные
рекреационные комплексы, что несет за собой увеличение нагрузки и новые
угрозы водным объектам территории.
4. Научная изученность водных объектов и гидрологических
процессов
на
территории
национального
парка.
Уникальным
обстоятельством является то, что непосредственно на этой территории
действуют гидрологические научно-исследовательские учреждения. Ещё
в конце XIX века в селе Никольском при рыбоводном заводе О.А.Гриммом
был создан настоящий научно-исследовательский центр, с несколькими
отделениями, с метеостанцией, гидрохимической лабораторией (действовал
до начала 30-х годов). С 1889 по 1914 год издавался собственный научный
журнал. Впервые здесь в 1903 году А.А.Лебединцевым были проведены
гидрохимические исследования на нескольких озерах территории [3].
С 1933 года в г. Валдай действует подразделение Государственного
гидрологического института (ГГИ). Валдайский филиал ГГИ имеет
достаточно
мощную
материальную
базу
ведет
разнообразные
экспериментальные исследования на водных объектах, вошедших в 1990
году в территорию национального парка, им накоплен большой объем
мониторинговых
данных
[4].
Валдайский
филиал
признан
экспериментальной
площадкой
гидрологических
исследований
3
международного уровня: он участвовал и участвует во многих
международных программах Всемирной метеорологической организации по
экспериментальной
гидрологии,
программах
«Международное
Гидрологическое
Десятилетие»
(1965-1974)
и
«Международная
Гидрологическая Программа» ЮНЕСКО. При разработке крупных
гидрологических региональных, всесоюзных и международных программ
как опорный бассейн используется репрезентативный бассейн р. Полометь и
как модельная малая река сама река Полометь. Областью сотрудничества
являются озерные экспериментальные исследования на Валдае [5]. В разное
время на крупных озерах территории выполняли гидрохимические и
биоэкологические исследования сотрудники института географии РАН
(рук. Л.Л.Россолимо), ВНИИПрирода (группа Пастуховой Е.В.), института
озероведения РАН. Исследования системы озер Валдайское–Ужин являются
одной из постоянных исследовательских тем филиала ГГИ и ведутся
практически непрерывно с 1975 года. Ряд специальных исследований
водных объектов – гидрохимических, комплексных гидробиологических – с
привлечением
Новгородской
лаборатории
ГосНИОРХа,
ФГУ
«Новгородгипроводхоз» периодически организует национальный парк
«Валдайский».
5. Краткая характеристика мониторинга на модельной системе озер
Валдайское Ужин и использование результатов в природоохранной
практике. На озёрной системе Валдайское–Ужин выполнено большое число
разнообразных исследований [1, 2, 5, 6]. Для оценки состояния вод и
экосистем озер Валдайское и Ужин была предложена и выполняется
программа минимального мониторинга: исследования нескольких основных
показателей в трёх реперных точках озер на глубоких рейдовых вертикалях.
В результате за длительное время
накоплены следующие ряды данных:
- По температуре — за 1952–2011 гг.;
- По хлорофиллу «а» — за 1987–2011 гг.;
- По седиментации ВОВ — за 1990 г.
- По нагрузке Робщ — за 1977–1995 гг.
- По содержанию Р в водной массе весной
— за 1987–1995 гг.
Оценены тренды таких интегральных
показателей, как прозрачность воды,
содержание
растворенного
кислорода,
концентрации хлорофилла «а».
Рис.1. Схема системы озер Валдайское–Ужин,
места расположения гидропостов и рейдовых
вертикалей на плесах
4
Данные по мониторингу озер успешно используются в
природоохранных целях. Ранее в рамках подходов, принятых в биогеннонагрузочной концепции, был сделан расчёт нагрузки на озёрную систему
Валдайское–Ужин за 1975 –1995 годы. Установлено, что существующая
нагрузка на 1 и 2 плесы превышала критическую, что способствовало
ускоренному эвтрофированию водоема. По концентрации общего фосфора и
величине внешней нагрузки Валдайское озеро отнесено к мезотрофному типу
с чертами эвтрофии для первого плеса и олиготрофии для третьего (оз. Ужин).
Ухудшился кислородный режим озер.
Подробное изучение структуры водосбора, другие имеющиеся данные
позволили определить вклады различных угодий, привязать отдельные
источники антропогенных сбросов к конкретным частным водосборам, в
частности, уточнить виновные в сбросах организации. В 1988 году нагрузку
минеральным фосфором на Валдайское озеро на 61,5% обеспечил город
Валдай и на 27,8% – д/о «Валдай»; общим фосфором – 52,2% и 13,2%
соответственно. Были разработаны рекомендации по улучшению
санитарного
состояния
г. Валдая,
упорядочиванию
работы
канализационных сетей, сформулированы требования к инженерным сетям
на водосборе. завершен важный этап по сохранению Валдайского озера —
в 1997 году очищенные стоки г. Валдая, стоки БОС домов отдыха «Валдай»
и «Ужин» были выведены за пределы водосборного бассейна озер.
К настоящему времени, как показывают данные мониторинга концентрации
хлорофилла «а» (рис. 2), наблюдается значительное и устойчивое
улучшение состояния озер.
Рис.2. Динамика концентраций хлорофилла «а» (мкг/л) в период с 1987 по 2011 год
на Западном (Р-1) и Восточном плесах (Р-2) Валдайского озера и озере Ужин (Р-3).
Данные по мониторингу озер также были успешно использованы
в 2004 году для предотвращения планов строительства завода по
разведению форели на водосборе Валдайского озера; в 2006 году при
рассмотрении возможных последствий выпуска после некоторой очистки
5
бытовых сточных вод с монастырской территории в Валдайское озеро.
Имеются аналогичные случаи использования гидрологической информации при
решении различных экологических ситуаций на других водоемах парка.
В целом, как показывает состоявшийся опыт сотрудничества
Валдайского национального парка и Валдайского филиала ГГИ, работы по
гидрологическому мониторингу особо важны и востребованы в
природоохранной практике этой территории. Необходимо всеми силами
развивать это направление работ, постоянно вести контроль состояния озер
как экосистем, аккумулирующих все воздействия на их водосборах.
Затруднением является то, что наряду с детально и разносторонне
изученными модельными водными системами оз. Валдайское–Ужин и
р. Полометь, на территории имеется множество водных объектов
малоизученных и совсем не характеризованных. Поэтому назрела
необходимость организации научного сотрудничества с учетом специфики
интересов и возможностей национального парка, ВФ ГГИ, а также других
возможных участников. Планируется разработка и реализация совместной
программы комплексного мониторинга всей территории, организация
системы согласованных оптимизированных на основе имеющегося опыта
исследований основных водных объектов парка и их бассейнов.
К
разработке
программы
комплексного
гидрологического
мониторинга на территории Валдайского национального парка.
С 2008 года озерная группа ВФ ГГИ начала «Формирование системы
мониторинга озер Валдайского национального парка» [1]. В 2008 году по
20-ти озерам Валдайского национального парка подготовлен обзор
кислородного режима; даны водоохранные рекомендации. В 2009 году
выполнены исследования на 5 больших и 4 малых озерах парка. В 2010 году
составлен первичный кадастр озер, содержащий 257 объектов, для каждого
из которых даны основные гидрологические характеристики. Для ряда озер
в течение 2010–2012 годов уже определены такие характеристики как
уровень, температурный и кислородный режим, прозрачность воды и её
оптическая плотность, содержание неорганического и общего фосфора в
водной массе, электропроводимость.
С 2010 года к разработке системы гидрологического мониторинга
на территории Валдайского национального парка приступил коллектив
кафедры гидрологии суши Московского государственного университета
имени М.В.Ломоносова (МГУ). В качестве модельной площади для
разработки была выбрана малоизученная северная часть парка – озерноречная система Боровно–Разлив, представляющая ценность как природный
и историко-культурный ландшафт. Необходимость решения задачи
мониторинга именно этой части национального парка встала в связи с
проектом строительства высокоскоростной железной дороги Москва–
Санкт-Петербург в непосредственной близости от национального парка и
важных его водных объектов, а также планированием расширения зоны
индивидуальной жилой застройки постоянного проживания на озере
Боровно, частично в его водоохраной зоне.
6
Рис. 3. Исследуемая территория с точками зимнего мониторинга
В течение трёх лет силами студентов и преподавателей кафедры
гидрологии суши, частично в рамках зимних экспедиций студенческого
научного общества, проведены комплексные гидролого-гидрохимические
исследования водных объектов территории и достигнуты значительные
результаты [7, 8]
1. Cоставлена ландшафтно-гидрологическая характеристика на основе
полевого рекогносцировочного обследования водосбора оз. Боровно, а
также камеральной оценки физико-географических и антропогенных
условий формирования стока и водного режима рек.
2. Изучены характеристики водного режима бассейна озерной
системы Боровно Разлив, замыкающих каскадные грппировки 29 и 13 озер
соответственно. В частности, оценены запасы воды в снежном покрове,
расходы воды и модули стока 7 рек в меженный период, детально, на
9 створах изучены расходы воды на р. Шегринке, отведенной по
искусственному руслу в оз. Разлив. Получена зависимость расходов воды в
зимний период от площади водосбора. Результаты гидрохимических
исследований рек позволяют судить о соотношении вод разного генезиса
(болотных, грунтовых, подземных) в их питании, о сезонных влияниях и
зависимости стока от ландшафтов.
3. Выполнен гидрохимический мониторинг озер Боровно и Разлив,
рассматриваемых в качестве конечных звеньев в цепочке геохимических
преобразований, происходящих как на водосборах, так и в самих озерах.
Показана зимняя и летняя температурная стратификация. Изучен
кислородный режим озер. Зимой во всех озерах наблюдается уменьшение
концентрации растворенного кислорода с глубиной, наибольшее в оз.
7
Боровно: здесь его относительная концентрация на 10–15 м не превышает
60–
ечено снижение до 20–25% и менее
(8.5%). Большое внимание уделено характеристике химического состава
вод, которые отнесены к гидрокарбонатному классу, группе кальция,
минерализация воды обследованных рек и озер не превышала 200 мг/л.
Выявлено, что вертикальное распределение электропроводности связано с
подземным питанием озер и влиянием притоков поверхностных болотных
вод. Получены характеристики вод по ионному составу, ряду других
показателей [8].
4. Мониторинг подземных вод выполнялся ежегодно, опробованы
7 колодцев и родников, расположенных в деревнях вокруг озера Боровно и
используемых населением для питьевых нужд. Показаны особенности
ионного состава источников и разная степень защищенности от загрязнения,
в целом подтверждена пригодность источников для использования.
5. В качестве специальных видов мониторинга выполнены
исследования русловых процессов (в виду большого количества участков
крутых излучин). Особое внимание уделено каналу от р. Шегринка в
оз.Разлив и участку ниже его, чтобы спрогнозировать дальнейшее
перераспределение стока воды на данном участке. Проведены наблюдения
за состоянием гидротехнических сооружений Боровновской ГЭС. Это
сооружение – памятник гидротехники, первая на территории России
сельская ГЭС, представляет большую историко-культурную ценность.
6. Общий вывод на основе данных, полученных в ходе
экспедиционных гидроэкологических исследований водных объектов,
относящихся к озерной системе Боровно–Разлив, свидетельствует о ее
относительном благополучии в данный период. На водосборе отсутствуют
промышленные предприятия, почти не развивается сельское хозяйство.
Большинство малых и средних по площади озер испытывают
незначительную антропогенную нагрузку. Эти водные объекты, наряду с
малыми реками, питающими их, могут быть выбраны в качестве фоновых,
поскольку расположены в пределах фоновых территорий и позволяют
изучать медленные изменения гидрохимического состояния вод.
Далее, в качестве основной, поставлена цель создания оптимальной с
экономической и информационной точки зрения системы наблюдений за
состоянием водных объектов в пределах ООПТ, на примере национального
парка «Валдайский».
Состав гидрологического мониторинга в пределах парка, так же как и
государственного мониторинга водных объектов, должен включать
следующие виды мониторинга (рис. 4):
8
Рис. 4. Состав гидрологического мониторинга
При организации гидрологического мониторинга в пределах ООПТ
предстоит обосновать:
1) выбор репрезентативных водных объектов, места отбора проб,
пунктов стационарного и оперативного мониторинга.
2) перечень наблюдаемых характеристик;
3) состав и периодичность наблюдений за гидрологическими
характеристиками водных объектов;
4) учет источников возможного антропогенного воздействия;
5) форму представления полученной информации для принятия
управленческих решений.
Важным моментом является разработка правовой и нормативной базы
гидрологического мониторинга в пределах ООПТ.
Гидрологический мониторинг рассматривается как часть общего
геоэкологического мониторинга, осуществляемого в пределах ООПТ. Он
проводится в тесной связи с мониторингом остальных компонентов
природной среды, имеет общие цели и задачи. Поэтому особо важной
задачей является встраивание получаемых данных и продуктов (баз данных,
карт, реестров и т.д.) в общую информационную систему ООПТ, а также
своевременное включение сотрудников ООПТ в работу с целью активного
использования данных в решении различных производственных задач.
В настоящее время в национальном парке «Валдайский» сложилось
научное сотрудничество коллективов трех учреждений – ВФ ГГИ, кафедры
гидрологии суши МГУ и ФГУП «Национальный парк «Валдайский»»,
направленное на выполнение этой большой и важной работы, результаты
которой позволят:
• своевременно выявлять и прогнозировать развитие негативных
процессов на водных объектах и на водохозяйственных системах;
9
• обеспечить информационную поддержку принятия управленческих
решений по разработке и реализации мер по предотвращению ухудшения
экологического состояния рек и озер;
• оценивать эффективность осуществляемых мероприятий по охране
водных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Недогарко И.В., Кузнецова Ю.Н., Решетников Ф.Ю. Формирование системы
мониторинга озер национального парка «Валдайский» / Труды национального парка
«Валдайский»: юбил. сб. к 20-летию Валдайского национального парка / ФГУ
«Национальный парк «Валдайский»» — СПб., 2010. — Вып. 1. — С. 114–131.
2. Недогарко И.В. Гидрологическое обоснование границ Валдайского государственного
природного национального парка (ВГПНП) / Труды национального парка
«Валдайский»: юбил. сб. к 20-летию Валдайского национального парка / ФГУ
«Национальный парк «Валдайский»». — СПб., 2010. — Вып. 1. — С. 15–31.
3. Лебединцев А.А. Опыт систематического исследования озера в гидрохимикобиологическом отношении за год (с июня 1902 по июнь 1903 г.). // Из Никольск.
рыбоводного завода. № 9. СПб., 1904. С. 141-209. Продолжение // Из Никольск.
рыбоводного завода. № 10. СПб., 1905. С. 35-110.
4. Марунич А.С., Копалиани З.Д., Марков М.Л. Исследования Валдайского филиала
Государственного
гидрологическогоинститута
на
территории
Валдайского
национального парка. / Труды национального парка «Валдайский»: юбил. сб. к 20летию Валдайского национального парка / ФГУ «Национальный парк «Валдайский»».
— СПб., 2010. — Вып. 1. — С. 95–113.
5. Недогарко И. В. Озерные исследования на Валдае // Гидрологические исследования на
Валдае: сб. статей к 75-летию основания Валдайского филиала гос. учрежд.
«Государственный гидрологический институт». Валдай, 2008. С. 3-13.
6. Недогарко И.В. Валдайское озеро: научно-популярное издание. Валдайский филиал
ГГИ. Тверь, 2007. 52 с.
7. Быковский А.И., Гайдамуха М.С., Головлев П.П., Дмитрович П.Д, Клюев А.А.,
Кучменова И.И., Сазонов А.А., Терский П.Н., Шпунтова А.М., Фатхи М.О.,
Хорошилова Е.А., Яковлева В.О. Разработка системы гидрологического мониторинга
в пределах особо охраняемых природных территорий (на примере национального
парка «Валдайский») Материалы Международного молодежного научного форума
«Ломоносов2011: связь времен и поколений» / Отв. редакторы И.А. Алешковский,
А.И.
Андреев,
Т.Ю.
Лабузова.
—
[Электронный
ресурс]
—
http://conf.msu.ru/archive/Lomonosov_2011/1476/1476.pdf, М.: Издательство Московского
университета, 2011.
8. Фролова Н.Л., Ефимова Л.Е., Повалишникова Е.С., Терская Е.В., Широкова В.А.
Особенности природопользования и гидроэкологическое состояние озерно-речной
системы Боровно–Разлив (национальный парк "Валдайский") // Известия РАН. Сер.
географ. 2012. № 1. С. 81–90.