Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УЩЕРБОВ ВОДНЫМ ОБЪЕКТАМ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКИМ РЕСУРСАМ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 9
1.1. Современное состояние концепции экологического ущерба 9
1.2. Методическая база оценки ущербов водным экосистемам 17
1.2.1. Методики по оценке ущерба водным экосистемам 17
1.2.2. Оптимизация методического обеспечения оценки ущербов водным экосистемам 23
1.3. Анализ основных методов оценки ущерба водным биоресурсам 26
1.3.1. Теоретические основы оценки экологического ущерба 26
1.3.2. Анализ основных методов оценки ущерба водным экосистемам 31
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ и РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ 44
2.1. Район, объекты и материал исследований 44
2.2. Методы сбора и обработки материала 49
ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ ОЗ. ВОДЛОЗЕРО И ПИРЕНГСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА 52
3.1. Физико-географическая характеристика района исследования 52
3.2. Озеро Водлозеро 55
3.3. Пиренгское водохранилище 65
ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ УЩЕРБА ВОДНЫМ БИОРЕСУРСАМ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОЕМОВ 75
4.1. Общие положения 75
4.2. Методика определения ущерба рыбным ресурсам при нарушениях гидрологического режима водоема 79
4.2.1. Оценка ущерба рыбным ресурсам путем определения изменения рыбопродукции водоема 79
4.2.2. Определение ущерба отдельным видам рыб 81
4.3. Метод определения экологической значимости акватории как метод комплексной
оценки состояния экосистемы с применением ГИС-технологий 88
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА УЩЕРБА РЫБНЫМ РЕСУРСАМ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОЕМОВ 92
5.1. Оценка ущерба рыбным ресурсам при изменении гидрологического режима Водлозерского водохранилища 92
5.1.1. Оценка изменений и периодизация состояния экосистемы после зарегулирования 92
5.1.2. Расчет укрупненного ущерба рыбной части сообщества оз. Водлозеро после зарегулирования 98
5.1.3. Расчет ущерба экосистеме оз. Водлозеро при нарушении проектных параметров функционирования водохранилищ 102
5.1.4. Использование метода определения экологической значимости акватории при оценке экологического ущерба 108
5.2. Оценка ущерба рыбным ресурсам при изменении гидрологического режима Пиренгского водохранилища и оптимизация параметров его функционирования 112
5.2.1. Последствия зарегулирования для биоценоза Пиренгских озер 112
5.2.2. Расчет ущерба при сработках уровня Пиренгских озер 114
5.2.3. Оптимизация параметров функционирования водохранилища 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
Выводы 131
Список ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 133
- Оптимизация методического обеспечения оценки ущербов водным экосистемам
- Район, объекты и материал исследований
- Физико-географическая характеристика района исследования
Введение к работе
Актуальность. Работы по разработке методических основ оценки воздействия на окружающую среду, в том числе на водные экосистемы, ведутся более 100 лет, однако до сих пор многие вопросы остаются нерешенными.
Закрепленный в ряде документов механизм оценки и возмещения экологического вреда водным объектам и их ресурсам, регламентирует порядок, процедуру и способы компенсации последствий антропогенной деятельности. Однако методологические основы расчета не всегда способны адекватно оценить потери биоресурсов. Действующие методики оценки ущерба разрабатывались еще в советское время и отражают поре-сурсовый подход к регулированию данных отношений. В литературе концептуальные вопросы оценки и возмещения вреда окружающей среде освящены достаточно слабо. Требуется создание единых методических основ расчета ущербов водным биоресурсам, что определяет актуальность диссертационной работы.
В последнее время особую важность приобретает вопрос количественной оценки экологических последствий зарегулирования водоемов и оценка экологического ущерба от нарушений гидрологического режима при их функционировании в связи с пересмотром статуса многих водохранилищ после прекращения лесосплава и физическим износом плотин.
Цель работы - обоснование экологического подхода к оценке ущерба водным биоресурсам зарегулированных водоемов Европейского Севера на примере оз. Водлозеро и Пиренгского водохранилища.
Задачи исследования:
изучить экологические последствия зарегулирования для рыбной части сообщества выбранных водоемов;
проанализировать современную методическую базу оценки ущерба водным экосистемам;
модифицировать методику расчета ущерба рыбным запасам при нарушениях гидрологического режима зарегулированных водоемов европейского Севера;
предложить метод определения экологической значимости акватории для внутренних водоемов;
оценить возможность применения методов расчета ущерба рыбным ресурсам на выбранных водоемах европейского Севера;
выявить основные недостатки существующих методик оценки ущерба водным биологическим ресурсам и предложить возможные пути их оптимизации.
Научная новизна. Впервые дается сравнительный анализ методов оценки экологического ущерба водным биологическим ресурсам и их классификация.
Предложен подход к определению понятия ущерба водным биоресурсам. Для оз. Водлозеро произведена периодизация развития рыбной части сообщества и расчет ущерба от антропогенных воздействий в водохранилищный период. Апробирован модифицированный вариант методики расчета ущерба от сработок уровня Пиренгского и Водлозерского водохранилищ. Адаптирован метод определения экологической значимости акватории для внутренних водоемов с использованием ГИС-технологий.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при проведении работ по оценке воздействия и расчету ущербов водным экосистемам как на стадии проектирования хозяйственной деятельности, так и при ее осуществлении; при экологической экспертизе материалов гидротехнического строительства и реконструкции. Результаты диссертации были использованы автором при проведении оценочных работ для отдельных промышленных объектов; при подготовке лекционных курсов по дисциплинам «Экология», «Экологическое право», «Охрана водных биоресурсов»; при оценке рыбопромыслового потенциала оз. Водлозеро, включая обоснование границ рыбопромысловых участков и пр.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на международных, всероссийских и региональных конференциях, в том числе: 56-й научной студенческой конференции ПетрГУ (Петрозаводск, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Экономика природопользования» (Пенза, 2005), Научно-практической конференции «Водлозерские чтения» (Петрозаводск, 2006), Международной конференции «Современные экологические проблемы Севера» (Апатиты, 2006), VII и VIII Международных научных конференциях «Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей» (Петропавловск-Камчатский, 2006, 2007), Юбилейной конференции, посвященной 15-летию ИВПС «Водные ресурсы Европейского Севера России: итоги и перспективы исследований» (Петрозаводск, 2006), Всероссийской конференции с международным участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития» (Архангельск, 2008), IV Международной научно-практической конференции «Нефть и газ арктического шельфа» (Мурманск, 2008), Всероссийской конференции в рамках VI Красноярского экономического форума «Освоение Арктики: сотрудничество или соперничество» (Красноярск, 2009) и др.
Публикации. Автор имеет 25 печатных работ, из них по теме диссертации 21. Кроме того, 2 публикации находится в печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, 5 глав, Заключения, Выводов, Библиографического списка из 202 источников; изложена на 149 печатных листах, проиллюстрирована 19 рисунками, 29 таблицами.
Оптимизация методического обеспечения оценки ущербов водным экосистемам
Современное состояние нормативно-правового и методического обеспечения института оценки ущербов водным экосистемам нельзя признать удовлетворительным. В первую очередь это касается общих подходов к пониманию экологического ущерба и определению его величины. Главная задача, стоящая на современном этапе развития рассматриваемого эколого-правового института, - создание общих правовых основ оценки и возмещения экологического вреда. Автор считает целесообразным закрепление таких основ на уровне закона или подзаконного акта федерального значения (утверждаемого Постановлением Правительства РФ), в соответствии с которым будут разрабатываться и приниматься нормативные документы, подробно регламентирующие способы и порядок оценки ущерба в зависимости от вида природного ресурса, вида воздействия и т.д. Подобный нормативный правовой акт должен иметь приоритетное и верховное действие на всей территории РФ по отношению ко всем другим подзаконным актам в этой сфере. Содержание подобного акта должно включать: - общие принципы института оценки и возмещения экологического вреда (сюда целесообразно включить принцип презумпции экологического вреда любой хозяйственной или иной деятельности, принцип обязательности оценки и компенсации причиненного экологического ущерба; экосистемный принцип и др.);
- единую систему терминов, для целей как самого документа, так и всех разрабатываемых в перспективе методик и методических указаний по оценке ущерба окружающей природной среде; единый перечень условных обозначений и сокращений (в том числе различных коэффициентов), используемых в математических формулах по расчетам ущербов;
- регламентацию общего порядка, процедуры и способов оценки и возмещения ущербов;
- нормативные основы оценки и возмещения «прошлого» и «проектируемого» вреда;
- определение характера и степени ответственности различных субъектов-причинителей вреда при совместном воздействии на природную экосистему;
- основы планирования и реализации восстановительных и компенсационных мероприятий, в том числе рекомендации по установлению сроков таких работ. Проведенная нами систематизация методик по оценке ущерба выявила необходимость развития комплексного подхода при разработке нормативно-методической документации. В нашем случае он касается совместного правового регулирования водных объектов и их ресурсов (прежде всего, биоресурсов). Конечной целью работ по оптимизации нормативно-правового обеспечения природоохранного законодательства в части оценки экологического вреда должна стать комплексная методика, которая позволяла бы производить расчет любых ущербов, причиняемых водному объекту в результате антропогенного воздействия. При разработке этой методики важно учесть недостатки современного методического обеспечения.
Основными недостатками действующих методик оценки ущерба водным экосистемам является следующие:
1. восприятие проектируемого воздействия на водную экосистему как фактора снижения количественных характеристик биоресурсов, в то время как картина может быть обратной (зарегулирование, процессы эвтрофирования и пр.), и тогда говорить об ущербе как таковом, вроде бы, нет никаких оснований;
2. недоучет многих императивных экологических факторов и эффекта их сложного взаимодействия;
3. определение рыбохозяйственного ущерба как потерь общей рыбопродуктивности водоема, когда не учитываются ущербы отдельным видам и экологическим группам или ущерб отдельным видам не имеет самостоятельного значения и может быть «компенсирован» за счет других видов;
4. отсутствие или несовершенство методов определения периода проектируемого воздействия на экосистему, включая срок ее восстановления (учет периода сукцессионных изменений);
5. игнорирование последствий хозяйственной деятельности для воспроизводственного потенциала биоресурсов и выполнения ими «средообразующих функций» (Методы оценки ущерба биоресурсам, 2000);
6. методические погрешности, терминологическая неопределенность И несогласованность методик, приводящие к ограничению возможности их применения (например, в одном случае молодь, личинки, икра принимаются за половозрелую рыбу, в другом учитывается промысловый возврат);
7. неучет факториальных региональных и местных особенностей водных объектов, степени экологической ценности и уникальности экосистем;
8. отсутствие методов оценки ущерба от некоторых видов антропогенного воздействия. Так, практически невозможно определить ущерб от зарегулирования стока, ведения каких-либо видов деятельности (даже благоустройства) в водоохраной зоне, проведения сейсморазведки в водоемах, вблизи их берегов и на отдельных пойменных участках (Еныпина и др, 2006).
Таким образом, сама процедура определения размеров ущерба представляет, особенно в отношении оценки косвенных экологических последствий. Даже решение таких, казалось бы, хорошо известных аспектов подсчета, как потери ихтиомассы за счет утраты нерестилищ или изменения кормовой базы требуют уточнений.
Кроме того, важным является вопрос увязки существующих методических актов в России с аналогичными зарубежными документами. Действующие международные договоры закрепляют общие механизмы гражданской ответственности за ущерб, однако в них практически ничего не говорится о способах его определения. Поэтому необходима разработка международного документа, который бы четко определил правила, процедуру и способы оценки экологического ущерба.
Район, объекты и материал исследований
Объектом диссертационного исследования являлись водные экосистемы Северо-запада Европейской части РФ, расположенные на территории Кольского полуострова и Карелии, — озера Водлозеро и Пиренгские (рис. 2.1). Рыбная часть сообщества озер испытывает влияние двух основных факторов: уровенного режима, изменившегося вследствие зарегулирования, и рыбного промысла. Период исследований охватывал 1998-2008 гг., собственно автором работы проводились в 2002-2008 гг.
Критериями выбора указанных водных объектов были следующие:
- Достаточно крупные водные объекты (оз. Водозеро и Пиренгские озера относятся к большим по классификации П.В. Иванова (1949);
- Достаточный срок с момента зарегулирования (более 50 лет);
- Сравнимость по ряду гидрологических параметров (площадь, глубины, водообмен и др.) и уровенному режиму (относятся к водоемам со среднеустойчивым режимом) (Баранов, 1962; Литинская, 1976);
- Рыбопромысловый статус водных объектов (водоемы рыбохозяйственного значения);
- Наличие данных по динамике численности (уловам). основных промысловых видов рыб за длительный период (более 25 лет);
- Отсутствие в бассейне интенсивного загрязнения различного характера (наименее затронутым в этом отношении является оз. Водлозеро).
Последней критерий значим, поскольку оценка экосистемы в таком случае позволяет получить более достоверные данные без учета наложения возможных дополнительных антропогенных влияний. Популяции рыб могут выступать в качестве индикаторных при определении степени воздействия зарегулирования на состояние гидробиоценоза. Это особенно важно, если учесть вхождение исследованных водоемов (или их части) в состав особо охраняемых природных территорий федерального значения, получивших статус биосферных резерватов. Одним из ключевых моментов при определении состояния водной экосистемы заключается в выборе критериев, которые могли бы быть использованы для установления экологических параметров. Число таких критериев должно быть таким, чтобы можно было достоверно и с достаточной точностью оценивать степень нарущенности водной экосистемы. С другой стороны, их количество должно быть по возможности минимизировано. В качестве экологических критериев принимаются следующие (по: Дубинина, 2001, с изм.):
- Гидрологические и гидрохимические характеристики водного объекта (водный режим, глубины, температура воды, направление и скорость течения, содержание основных биогенных элементов и др.);
- Уровенный режим (распределение уровней воды в течение года (гидрограф), сроки и продолжительность половодья (максимума) и сработки (минимума), площади затопления поймы);
- Условия зарегулирования, срок и виды использования водохранилища (включая объемы антропогенной нагрузки);
- Уровень биологической продуктивности экосистемы;
- Видовое и внутривидовое разнообразие организмов, смена сообществ гидробионтов в результате зарегулирования водоема;
- Структура рыбной части сообщества (ихтиофауна, соотношение экологических групп рыб);
- Условия естественного размножения рыб (включая площади нерестилищ и нагула молоди и взрослых особей).
Автором собирался материал по гидрологии и уровенному режиму каждого водного объекта, а также по динамике этих показателей в озерный период существования (в случаях, когда имелись соответствующие количественные данные), и в водохранилищный период (Сведения об уровне воды.., 1939; ежегодные гидрологические справочники; Литинская, 1976 и др.). Одновременно осуществлялся сбор данных по состоянию биоты водных экосистем за весь период исторических наблюдений. В первую очередь это касалось данных по ихтиофауне и рыбной части сообществ исследуемых объектов (состав и структура, соотношение экологических групп рыб). Рыба как биологический объект является составной частью водных экосистем, причем занимает в них высшие звенья трофических цепей и поэтому зачастую оказывается одним из наиболее уязвимых компонентов биоценоза. Нарушение межорганизменных связей из-за изменений в рыбной части сообщества ведет к деградации водных экосистем, что вызывает тяжелые последствия для водоема как биолимнологического тела (Кудерский, 1991). В этой связи изучение состояния планктона и бентоса, которые испытывают значительные изменения в составе и продуктивности после зарегулирования водоема, в значительной степени связано с их ролью в качестве трофического ресурса для рыб.
Для оценки состояния рыбной части сообщества были собран материал по абсолютным уловам, размерно-весовым характеристикам и возрастному соотношению рыб в уловах (для Водлозера с 1926 г.) При этом в качестве источников информации использовались данные натурных исследований автора, архивные материалы в виде первичных данных и отчетов НП «Водлозерский», ИВПС КарНЦ РАН, СевНИИРХ, литературные данные (Большие озера.., 1975; Водлозерское водохранилище, 1983 и др.), а также данные промысловой статистики.
Физико-географическая характеристика района исследования
Район исследований находится в пределах Севера Европейской части России и включает Республику Карелия и южную часть Кольского полуострова. Район относится к Атлантико-Арктической зоне умеренного климата с преобладанием теплых воздушных потоков с Северной Атлантики и холодных - из западного сектора Арктики, для которой характерно увеличение повторяемости циклонов в холодное время года и антициклонов -в теплое. Климат Европейской Субарктики находится в тесной зависимости от влияния окружающих морей, в первую очередь от Балтийского моря в южной части региона и от теплого течения Гольфстрим Баренцева моря в северной. Таким образом создается умеренный, переходный от морского к континентальному климат. Лето здесь довольно прохладное, зима относительно теплая, имеет место частая смена погоды, связанная с прохождением циклонов во все сезоны года, большая облачность и значительное количество осадков в течение всего года (Купецкая, 1974; Моисеенко, Яковлев, 1990; География Карелии, 2000).
Полярная ночь на севере района и незначительная высота солнца над горизонтом в средней и южной ее части обусловливают зимой отрицательный радиационный баланс поверхности. Весной и летом светлое время суток увеличивается до 19-20 часов на юге, а на севере день продолжается целые сутки, наступает период "белых ночей". Средняя температура наиболее холодных зимних месяцев (январь, февраль) не опускается ниже -8С на юге и -13С на севере региона. Средняя температура самого теплого месяца (июль) колеблется от 13С до 16,8С.
Кольский полуостров и Карелия полностью относятся к району избыточного увлажнения. Годовое количество осадков достигает 1000 мм и более в горах, 600-700 мм на Мурманском побережье и в южной части Карелии и 450-550 мм - в остальных районах. Число дней со снежным покровом колеблется от 150 до 200, а в горах увеличивается до 220. Максимальное количество осадков выпадает летом, зимой осадков вдвое меньше. Высота снежного покрова изменяется от 80 см на юге до 40 см и менее на севере.
Район исследования относится к Карело-Кольской лимнологической области (Кудерский, 1961). Гидрографическая сеть принадлежит бассейнам Белого и Балтийского морей. Она чрезвычайно развита и очень своеобразна, представлена озерно-речными системами, которые состоят из чередования озер и коротких речных участков. В Мурманской области и Карелии насчитывается около 170 тыс. озер площадью более 0,01 км", значительная часть которых ледникового происхождения. Небольшие реки характеризуются обилием порогов, водопадов и высоким процентом озерности (Ресурсы поверхностных вод..., 1970; 1972).
Водохранилища Карело-Кольского региона имеют более чем 300-летнюю историю. Первые работы по зарегулированию водных систем проводились в начале XVIII в в связи с развитием металлургического производства (строительство заводов по выплавке железа из местных болотных руд). Однако большинство современных гидротехнических сооружений были возведены на протяжении прошлого столетия, начиная с 1930-х гг. К таковым относится изучаемые нами Водлозерское и Пиренгское водохранилища. Изначально все водохранилища региона создавались по типу озер-водохранилищ, которые по ряду признаков отличаются от водохранилищ долинно-руслового типа, например, характеризуются небольшим или средним уровнем колебаний (Авакян и др., 1987).
Большинство рек берут начало из озер и болот. Большую часть в питании рек составляют талые снеговые и летне-осенние дождевые воды, что определяет основные фазы в их водном режиме. Режим стока характеризуется высоким весенним половодьем, в продолжении которого реки сносят в среднем 50% годового стока, низкой зимней и летней меженью и относительно небольшими летне-осенними подъемами. По мере продвижения к югу летне-осенние паводки возрастают до величин, равных весеннему половодью (Оценка степени воздействия антропогенных факторов.., 1994, с. 23). Средний многолетний сток изменяется от 300 до 600 мм. Замедленный характер стока поверхностных вод и неглубокое залегание грунтовых вод привели к широкому распространению болот.
Суровый климат района влияет на длительность и устойчивость ледовых явлений на озерах. Средние сроки наступления ледостава с конца октября до начала декабря, продолжительность ледостава от 130 до 220 дней, средние сроки наступления ледохода с конца апреля до начала июня. Формирование природного гидрохимического режима водных объектов региона определяется, в основном, атмосферными осадками. В условиях избыточного увлажнения и малой интенсивности химического выветривания коренных пород, сильно перемытых четвертичных отложений и бедных растворимыми веществами подзолистых почв формируется поверхностный сток из низкоминерализованных вод (Климат Карелии, 2004).
По соотношению главных ионов поверхностные воды региона относятся к гидрокарбонатно-натриевому или гидрокарбонатно-кальциевому типу. Они формируются в условиях труднорастворимых коренных пород Балтийского кристаллического щита и хорошо перемытых четвертичных отложений и характеризуются низкой минерализацией (в среднем 30-35 мг/л при колебаниях от 5 до 300 мг/л). Часто воды содержат значительное количество органических веществ преимущественно гумусового происхождения, что связано с заболоченностью и залесенностью территории. Низкие минерализация и щелочность вод региона обусловливают их малую буферную емкость и слабую устойчивость к закисленню и загрязнению. Многие загрязнители в этих условиях усиливают свое отрицательное действие на гидробионты (Глибко, 2004а).
Газовый режим водных объектов Севера, как правило, удовлетворительный. Дефицит рас творенного кислорода наблюдается в случаях, связанных с загрязнением, либо при регулировании стока (Оценка степени воздействия антропогенных факторов.., 1994). Биологическая продуктивность водоемов низкая, что обусловлено как недостатком биогенных элементов, так и низким содержанием гидрокарбонатов (Разработать Генеральную схему.., 1974).
Характерной чертой структуры рыбной части сообществ Европейского Севера является наличие немногих обычных или доминантных видов, представленных большим числом особей, и многих редких видов, представленных малым числом особей. При этом сложность структуры рыбных сообществ достигается путем не увеличения числа видов (число которых в водоеме редко бывает более 20 и обычно составляет около 10-15), а за счет возникновения внутривидовых форм, что демонстрирует направление эволюционного процесса (Решетников и др., 1982 и др.).
