Известия РАН. Серия географическая, 2021, T. 85, № 1, стр. 120-135

Водные ресурсы рек и водоемов России и антропогенные воздействия на них

В. А. Румянцев a, Н. И. Коронкевич b*, А. В. Измайлова a**, А. Г. Георгиади b, И. С. Зайцева b, Е. А. Барабанова b, В. Г. Драбкова a, Н. Ю. Корнеенкова a

a Институт озероведения РАН
Санкт-Петербург, Россия

b Институт географии РАН
Москва, Россия

* E-mail: hydro-igras@yandex.ru
** E-mail: ianna64@mail.ru

Поступила в редакцию 15.05.2020
После доработки 25.08.2020
Принята к публикации 30.10.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

В статье приводится комплексная оценка водных ресурсов России, учитывающая речной сток, а также воды озер и водохранилищ, свидетельствующая о том, что при общей их большой величине они весьма неравномерно распределены по территории и во времени, как и их использование. Дана оценка водных ресурсов и удельной водообеспеченности по субъектам Российской Федерации. Проанализированы изменения водных ресурсов за последние десятилетия, происходящие под влиянием антропогенных факторов, и эффективность их использования. Выявлено существенное уменьшение водопотребления по сравнению с 1990 г., когда оно было наибольшим. Рассмотрено загрязнение речных и озерных вод. Показано, что антропогенная нагрузка на водные ресурсы России в целом ниже средних мировых показателей, по ряду показателей использования воды и состояния водных ресурсов ситуация лучше. Выявлено значительное уменьшение удельного водопотребления по отношению к ВВП. Однако в России все еще велики непроизводительные расходы воды, загрязнены многие реки и водоемы. Гидроэкологическая и водохозяйственная ситуация неблагополучна в ряде районов, особенно на Северном Кавказе, в низовьях Волги и Дона. Дана сценарная оценка возможного водопотребления на уровень 2030–2035 гг., сочетающая сценарии экономического развития и удельного водопотребления. Намечены пути минимизации негативных последствий антропогенного воздействия на водные ресурсы.

Ключевые слова: водные ресурсы России, озерные экосистемы, речной сток, водопотребление, сточные воды, безвозвратный расход, водообеспеченность, эффективность водопользования

ВВЕДЕНИЕ

Основным видом водных ресурсов традиционно считается речной сток, характеризующийся быстрой возобновляемостью. Но значительным источником водных ресурсов могут служить и статические запасы подземных и поверхностных вод. Известно, что интенсивное использование статических запасов, особенно тех, объемы которых невелики, неизбежно приводит к их истощению и неблагоприятным экологическим последствиям, тем бoльшим, чем дольше период их возобновления. В то же время по мере интенсификации хозяйственной деятельности необходимость использования статических запасов пресной воды и прежде всего наиболее доступных из них, заключенных как в естественных водоемах (озерах), так и в созданных человеком (водохранилищах), нарастает. В результате к настоящему времени наряду с речным стоком вoды озер и водохранилищ занимают важное место в водообеспечении многих территорий. Водные ресурсы подвергаются антропогенному воздействию, интенсивность которого в ряде регионов превышает скорость их возобновления. Очень важно, что антропогенное воздействие на водные ресурсы сопровождается загрязнением водных объектов, делающим часто невозможным их использование даже при больших запасах воды. Количественное и качественное истощение природных вод обычно сопровождается негативными изменениями водных и околоводных экосистем. В рамках настоящей статьи предложен комплексный анализ водных ресурсов рек и водоемов с учетом их количественных и качественных изменений, произошедших в последние десятилетия, и намечены пути минимизации негативных последствий, обусловленных воздействием антропогенных факторов на водную среду.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕК И ВОДОЕМОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Средние многолетние общие ресурсы речного стока России составляют 4260 км3 в год, изменяясь от 3760 км3/год в 1954 г. до 4710 км3/год в 1974 г. [21], из которых около 200 км3/год формируется за пределами России. Таким образом, Россия, на долю которой приходится около 11% мировых общих ресурсов речного стока, занимает второе место в мире, уступая лишь Бразилии [22]. Наряду с быстро возобновляемыми водными ресурсами, еще 26 745 км3 пресной воды содержится в озерах и водохранилищах, из которых в озерах – 25 855 км3, что составляет более четверти от общих мировых запасов пресных озерных вод (91  000 км3), если ориентироваться на приближенную оценку, опубликованную в [25]. Однако водные ресурсы России весьма неравномерно распределены по территории и во времени и в основном не соответствуют распределению населения и экономики. На рис. 1 приведены карты удельной (на одного человека) водообеспечености по субъектам Российской Федерации, рассчитанной по данным о возобновляемых водных ресурсах и о запасах вод в озерах и водохранилищах.

Рис. 1.

Удельная водообеспеченность по субъектам Российской Федерации: (а) – за счет ресурсов речных вод (общие ресурсы, с учетом притока); (б) – за счет ресурсов вод озер и водохранилищ.

В настоящее время удельная водообеспеченность ресурсами речного стока в среднем по стране составляет около 28 тыс. м3/чел. в год, что почти в 5 раз превышает среднюю по миру. Если ориентироваться на градацию удельной водобеспеченности, разработанную И.А. Шикломановым и О.Л. Марковой [23], она в России “очень высокая”. На каждого жителя приходится также ∼176 тыс. м3 озерных вод. Однако высокими значениями удельной водообеспеченности характеризуются прежде всего мало заселенные северные регионы страны. В то же время в регионах с низкой и средней водообеспеченностью речным стоком (с учетом как местного, так и транзитного) проживает почти 60% населения России, в том числе около 20% – в регионах, где водообеспеченность “очень низкая” и “катастрофически низкая”. Бóльшая часть регионов, в той или иной мере испытывающих водный дефицит, относится к зоне недостаточного увлажнения, однако и ряд регионов зоны достаточного увлажнения также его испытывают. Регионами с катастрофически низкой (до 1 тыс. м3/чел.) удельной водообеспеченностью (см. рис. 1) являются Республика Крым и Севастополь, а также Москва и Московская область, с очень низкой (1–2 тыс. м3/чел.) – Ставропольский край и Белгородская область. Еще в 13 субъектах Федерации, расположенных в южной части Европейской территории страны (ЕТС) и на юге Урала, удельная водообеспеченность низкая (2–5 тыс. м3/чел.). Большинство регионов с низкой и средней водообеспеченностью обладают значительными запасами воды, содержащейся в искусственных водоемах, а ряд из них имеет и значительные запасы озерных вод. Согласно [14], в озерах, расположенных в зоне недостаточного увлажнения в регионах, характеризующихся пониженной водообеспеченностью, суммарно содержится 37 км3 воды, в том числе 20 км3 пресной, в водохранилищах – еще 113 км3. В зоне достаточного увлажнения в озерах регионов с пониженной водообеспеченностью заключено 2.4 км3 пресной воды, в водохранилищах – 4.5 км3.

Наблюдаемый в ряде регионов дефицит водных ресурсов усиливается и за счет их временнóй вариативности. Для приведенной выше оценки водообеспеченности были использованы данные по средним за многолетний период значениям стока. Однако необходимо учитывать изменчивость стока как в многолетнем, так и во внутригодовом разрезе, в маловодные периоды водообеспеченность становится существенно ниже приведенной выше. На рис. 2 представлена динамика ресурсов речного стока России в целом и ее федеральных округов (ФО), а также ЕТС и Азиатской территории страны (АТС) в начале XXI в. (в связи с изменением границ за рассматриваемый период между Южным и Северо-Кавказским ФО по ним представлены суммарные данные).

Рис. 2.

Динамика ресурсов речного стока России и федеральных округов в начале XXI в.

Анализ изменения суммарных значений годового стока рек и удельной водообеспеченности населения в начале XXI в. и их сравнение с данными за период исчисления нормы стока (1930‒1980 гг.) свидетельствует, что в последние годы практически по всем федеральным округам была характерна более высокая водообеспеченность. Для России в среднем это превышение составило 7%. Наибольшая прибавка в величине стока пришлась на 2001–2008 гг., тогда как в 2009–2016 гг. наблюдалось некоторое снижения стока. Отметим, что на величину удельной водообеспеченности оказало влияние и снижение в этот период численности населения в ряде регионов страны.

Поскольку пополнение озер в основном происходит за счет речного стока, смена многоводных периодов на маловодные по речному стоку вызывает снижение водных запасов. Однако в целом озера, особенно крупные, в силу своей инерционности медленнее реагируют на изменение увлажненности, что позволяет им при переходе к маловодной фазе в течение какого-то времени удерживать значительные запасы воды.

Необходимо отметить, что около 2/3 годового стока рек России приходится на сравнительно короткий период весеннего половодья, а основная потребность в воде наблюдается в меженный период, прежде всего – в период летне-осенней межени. Одним из наиболее опасных проявлений неравномерного внутригодового распределения стока являются наводнения, особенно на Дальнем Востоке и Кавказе. Хотя их опасность на территории России в целом не так велика, как во многих других регионах мира, например в Юго-Восточной Азии [11]. Частичным решением проблемы неравномерного распределения во времени речного стока является искусственное зарегулирование стока.

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Гидротехническое воздействие на величину водных ресурсов и их режим

В нашей стране гидротехническое строительство, особенно создание водохранилищ, актуально, учитывая, что по ресурсам устойчивого стока подземного происхождения территория России уступает среднемировым показателям почти в 1.8 раза. К настоящему времени в России создано более 2200 водохранилищ объемом свыше 1 млн м3 каждое. Как указывалось в [22], полезный объем всех водохранилищ позволяет регулировать более 7% полного годового речного стока и свыше 12% стока половодья. Однако из-за несовершенства гидрометеорологических прогнозов, а зачастую и изменения режима попусков из водохранилищ процент реального зарегулирования меньше. Годовой речной сток потенциально наиболее зарегулирован в Приволжском (около 30%) и Центральном (около 18%) ФО. В Южном, Северо-Кавказском и Сибирском ФО величина регулирования близка к 9%, в Дальневосточном – 3.3%, Северо-Западном – 2.4%. Меньше всего зарегулирован сток в Уральском ФО – 0.5%.

В мертвом объеме водохранилищ России законсервировано более 500 км3 воды, из которых 60% приходится на водохранилища Сибирского и Дальневосточного ФО. Влияние мертвого объема на сток сказывается в основном в годы заполнения водохранилищ, то есть главным образом оно имело место в середине XX в. Потери воды на дополнительное испарение с поверхности водохранилищ России объемом более 1 млн м3 суммарно составляют около 11 км3/год, причем более половины этого объема приходится на водохранилища Волжско-Камского каскада [4].

Еще одним видом гидротехнического воздействия на водные ресурсы является переброска речного стока. По данным [8], в России ежегодно перебрасывается около 17 км3. Наиболее известна переброска около 2 км3/год по каналу им. Москвы из Иваньковского водохранилища на Волге в бассейн р. Москвы.

ВОДОЗАБОР

В отличие от гидротехнического строительства, влияние которого на водные ресурсы сравнительно мало изменилось в последние десятилетия, водозабор резко изменился в сторону уменьшения в основном в связи с кризисными явлениями в экономике после распада СССР, перестройкой ее структуры в сторону менее затратного использования воды. На рис. 3 и в табл. 1 и 2 представлена динамика водозабора, сточных вод и безвозвратного расхода (рассчитываемого по разнице водозабора и объема сточных вод) за период от наибольшего водопотребления до последних лет. Данные для построения рисунка и таблиц почерпнуты из статистических справочников [68]. Заметим, что с начала 1960-х годов, когда начался систематизированный учет использования воды, до середины 1970-х годов наблюдался быстрый рост водопотребления, а затем оно было довольно стабильным с некоторой тенденцией роста до 1990 г. [2]. На рис. 3 и в табл. 1 и 2 приведены данные по водопотреблению с учетом подземных вод. Использование ресурсов подземных вод уменьшает водозабор из поверхностных водных объектов в 20 субъектах РФ на половину и больше. В то же время использование подземных вод, как представляется, сравнительно мало сказывается на реальной величине общего безвозвратного изъятия и уменьшения речного стока, поскольку изъятие подземных вод способствует усилению оттока вод рек и водоемов в подземные горизонты. С другой стороны, при определении безвозвратных изъятий не учитывается, что значительная часть сточных вод попадает в водные объекты в подогретом состоянии, увеличивая расход воды на испарение.

Рис. 3.

Динамика использования водных ресурсов России в 1980–2017 гг.

Таблица 1.  

Изменение водозабора (1), безвозвратного расхода (2) и сброса сточных вод (3) в федеральных округах России в начале XXI в.

Федеральный округ 2001–2016 гг. 2001–2008 гг. 2009–2016 гг.
показатель, млн м3 доля от обще-российского, % в сравнении с 1990 г.*, % показатель, млн м3 доля от обще-российского, % в сравнении с 1990 г.*, % показатель, млн м3 доля от обще-российского, % в сравнении с 1990 г.*, %
Центральный 1 13 079 17.0 66.7 13 733 16.9 70.1 12 424 17.1 63.4
2 4431 15.8 79.4 4388 15.2 78.7 4474 16.5 80.2
3 8648 17.7 61.7 9345 17.9 66.7 7950 17.5 56.7
Северо-Западный 1 11 790 15.3 78.4 12434 15.3 82.7 11 146 15.4 74.1
2 517 1.8 63.2 661 2.3 80.8 373 1.4 45.6
3 11 273 23.1 79.2 11773 22.5 82.8 10 773 23.7 75.7
Южный и Северо-Кавказский** 1 24 783 32.2 61.7 26 036 32.1 64.8 23 531 32.4 58.5
2 16 102 57.5 77.2 16 606 57.7 79.6 15 599 57.4 74.8
3 8681 17.8 44.9 9430 18.0 48.8 7932 17.5 41.0
Приволжский 1 10 583 13.8 61.2 11 426 14.1 66.1 9740 13.4 56.3
2 2594 9.3 42.9 2763 9.6 45.7 2425 8.9 40.1
3 7989 16.3 71.1 8663 16.5 77.1 7315 16.1 65.1
Уральский 1 4891 6.4 85.0 4890 6.0 85.0 4892 6.7 85.0
2 1755 6.3 69.5 1657 5.8 65.6 1853 6.8 73.3
3 3136 6.4 97.2 3233 6.2 100.2 3039 6.7 94.2
Сибирский 1 9561 12.4 65.8 10 429 12.9 71.7 8693 12.0 59.8
2 1951 7.0 50.1 2138 7.4 54.9 1764 6.5 45.3
3 7610 15.6 71.5 8291 15.8 77.9 6929 15.3 65.1
Дальневосточный 1 2121 2.8 57.2 2198 2.7 59.3 2044 2.8 55.2
2 612 2.2 51.0 583 2.0 48.6 642 2.4 53.5
3 1509 3.1 60.2 1615 3.1 64.5 1402 3.1 56.0
Россия 1 76 853 100.0 66.2 81 147 100.0 69.9 72 559 100.0 62.5
2 27 987 100.0 68.4 28 797 100.0 70.4 27 176 100.0 66.4
3 48 866 100.0 65.0 52 350 100.0 69.6 45 383 100.0 60.4

Примечание. * Данные за 1990 г. для федеральных округов рассчитаны по субъектам РФ, входящим в них по состоянию на 2020 г.; ** суммарные данные по Южному и Северо-Кавказскому федеральным округам в связи с изменением их границ в рассматриваемый период.

Таблица 2.  

Отношение показателей водопотребления России и федеральных округов в 1990 г. и в начале XXI в. к ресурсам среднего многолетнего речного стока, %

Федеральный округ Показатели водопотребления 1990 г.* 2001–2016 гг. 2001–2008 гг. 2009–2016 гг.
Центральный Водозабор 15.6 9.8 10.2 9.4
Сброс сточных вод 11.1 6.5 7.0 6.0
Безвозвратный расход 4.5 3.3 3.3 3.4
Северо-Западный Водозабор 2.5 1.8 1.8 1.8
Сброс сточных вод 2.3 1.7 1.7 1.7
Безвозвратный расход 0.2 0.1 0.1 0.1
Южный и Северо-Кавказский** Водозабор 12.6 7.7 7.9 7.6
Сброс сточных вод 6.1 2.7 2.8 2.6
Безвозвратный расход 6.5 5.0 5.1 5.0
Приволжский Водозабор 6.4 3.6 3.6 3.5
Сброс сточных вод 4.1 2.7 2.8 2.6
Безвозвратный расход 2.3 0.9 0.8 0.9
Уральский Водозабор 1.0 0.8 0.8 0.8
Сброс сточных вод 0.5 0.5 0.5 0.5
Безвозвратный расход 0.5 0.3 0.3 0.3
Сибирский Водозабор 1.1 0.7 0.7 0.7
Сброс сточных вод 0.8 0.5 0.5 0.5
Безвозвратный расход 0.3 0.2 0.2 0.2
Дальневосточный Водозабор 0.2 0.1 0.1 0.1
Сброс сточных вод 0.1 0.1 0.1 0.1
Безвозвратный расход 0.1 >0.1 >0.1 >0.1
ФО в сумме, в том числе: Водозабор 2.7 1.7 1.8 1.6
Сброс сточных вод 1.8 1.1 1.2 1.0
безвозвратный расход 0.9 0.6 0.6 0.6
ЕТС Водозабор 7.0 4.3 4.4 4.2
Сброс сточных вод 4.4 2.6 2.7 2.5
Безвозвратный расход 2.6 1.7 1.7 1.7
АТС Водозабор 0.6 0.4 0.4 0.4
Сброс сточных вод 0.4 0.3 0.3 0.3
Безвозвратный расход 0.2 0.1 0.1 0.1

Примечание. * Данные за 1990 г. для федеральных округов рассчитаны по субъектам РФ, входящим в них по состоянию на 2020 г.; ** суммарные данные по Южному и Северо-Кавказскому федеральным округам в связи с изменением их границ в рассматриваемый период.

Из рис. 3 видно, что по сравнению c 1990 г. водозабор к 2017 г. снизился в России в 1.7 раза, безвозвратный расход – в 1.4 раза, объем сточных вод – почти в 2 раза. Быстрее всего это снижение происходило в 1990-е годы, а в начале XXI в. замедлилось. Наибольшее снижение произошло в производственном секторе и в орошаемом земледелии. Наибольшим в 2009–2016 гг. оно было в Дальневосточном ФО – до 55% от уровня 1990 г., наименьшим – в Уральском ФО, до 85% (см. табл. 2). Объем сточных вод больше всего снизился в Южном и Северо-Кавказском ФО (до 41%), а меньше всего – в Уральском ФО (до 94%). Уменьшение безвозвратного расхода оказалось наибольшим в Приволжском ФО (до 40%), а наименьшим – в Центральном – до 80% от уровня 1990 г. (см. табл. 2).

По отношению к средним многолетним ресурсам речного стока наибольший водозабор и сброс сточных вод в 2009–2016 гг. имел место в Центральном ФО, наименьший – в Дальневосточном (см. табл. 2). Наибольшая доля безвозвратного расхода – в Южном и Северо-Кавказском ФО, а наименьшая – в Дальневосточном. В европейской части страны водопотребление по отношению к средней многолетней величине речного стока заметно выше, чем в азиатской. По существу, эта разница еще больше, учитывая существенное увеличение в последние годы общих ресурсов речного стока в азиатской части по сравнению со средними многолетними значениями.

ОБЩЕЕ АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

Помимо гидротехнического воздействия и водозабора, на водные ресурсы оказывают влияние и другие факторы – такие, как агротехнические мероприятия на водосборах, урбанизация, лесное хозяйство, рекреация и пр. В данной работе влияние этих факторов не рассматривается, исходя из того, что согласно [15] они часто “взаимокомпенсируются”. Однако этот вопрос требует дальнейшего изучения.

На современном этапе в России в результате водозабора и строительства водохранилищ величина среднего многолетнего стока уменьшается на величину менее 1% [22]. Однако такое уменьшение оценивается в 5.5% в Южном и Северо-Кавказском ФО, 6.4% – в Приволжском ФО, 5.3% – в бассейне Волги и 12.3% – в бассейне Дона. В маловодные годы водохозяйственная и гидроэкологическая ситуации обостряются, поскольку доля уменьшения стока резко возрастает. Так, по отношению к диапазону изменений стока за 2003–2015 гг. среднее антропогенное изменение стока на уровне 2015 г. составляет в Центральном округе более 5%, в Южном и Северо-Кавказском – почти 12%, в бассейне Дона – около 20%. Заметим, что средние значения для федеральных округов не дают полного представления о водохозяйственной и гидроэкологической ситуациях в регионах. Например, в Ростовской области складывается очень напряженная ситуация.

Снижение притока в озера вследствие его разбора на хозяйственные нужды приводит к нарушению водного баланса, обмелению небольших водоемов и снижению грунтовых вод. Как показало сравнение данных по современным площадям озер России с предшествующими оценками, в том числе с данными [22], в некоторых регионах за последние полстолетия произошло снижение площади естественных водоемов. В центральной и южной частях Европейской России исчезло до 20% и более малых водоемов. Снижение озерного фонда наиболее выражено в районах активного гидростроительства, являющихся и районами наиболее значимого антропогенного воздействия на природу.

Наряду с количественными изменениями водных ресурсов, происходит и снижение их качественных характеристик, связанное со сбросами в водоемы и водотоки сточных вод. При этом опасность представляют не только загрязненные сточные воды, но и так называемые условно чистые. В России, как следует из рис. 3, к 2017 г. по сравнению с 1990 г. объем сточных вод снизился на 57% – до 42.6 км3/год, из них загрязненных – до 13.6 км3/год (32%). Согласно табл. 2, на уровне 1990 г. доля сточных вод в речном стоке была наибольшей в Центральном ФО (11%), в начале XXI в. лидерство округа сохранилось, хотя доля сточных вод снизилась до 6%.

Еще одним показателем загрязнения водоемов и водотоков может служить кратность разбавления сточных вод речным стоком, представленная в табл. 3. Наименьшая кратность разбавления сточных вод – в Центральном, Южном, Северо-Кавказском, а также в Приволжском ФО. Наименьшая кратность разбавления сточных вод среди крупных рек России характерна для Дона, Кубани, Терека, Волги. Гораздо более благополучной выглядит ситуация для северных европейских, сибирских и дальневосточных рек. Однако, если судить по данным непосредственного определения качества воды (табл. 4), они также загрязнены из-за недостаточной очистки сточных вод, влияния диффузного загрязнения (практически не учитываемого статистикой) и судоходства, а также относительно невысокой самоочищающей способности водоемов и рек в северных регионах.

Таблица 3.  

Кратность разбавления сточных вод ресурсами речного стока, раз

Федеральный округ, река 1990 г.* 2001–2016 гг. 2001–2008 гг. 2008–2016 гг.
Центральный 9 14 13 15
Северо-Западный 43 54 52 56
Южный и Северо-Кавказский** 15 35 32 38
Приволжский 24 34 31 37
Уральский 184 190 184 196
Сибирский 124 173 159 190
Дальневосточный 737 1225 1144 1317
p. Северная Двина 98 168 149 193
p. Печора 270 385 355 420
p. Дон 3 7 6 7
p. Волга 10 16 14 18
p. Кубань 1 2 1 2
p. Терек 3 14 9 27
p. Обь 51 59 55 65
p. Енисей 125 251 226 281
p. Лена 1971 2211 2043 2410
p. Амур 433 483 420 568
Россия 56 87 81 93
ЕТС 22 36 33 38
АТС 230 307 286 331

Примечание. * Данные за 1990 г. для федеральных округов рассчитаны по субъектам РФ, входящим в них по состоянию на 2020 г.; ** суммарные данные по Южному и Северо-Кавказскому федеральным округам в связи с изменением их границ в рассматриваемый период.

Таблица 4.  

Характеристика качества воды основных рек России*

Река Качество воды
Восточный склон территории России:
Амур От условно чистой до грязной
Реки Камчатки От условно чистой до слабо загрязненной
Реки Сахалина От слабо загрязненной до экстремально грязной
Южный склон территории России:
Урал От слабо загрязненной до загрязненной
Волга От загрязненной до экстремально грязной
Ока От слабо загрязненной до экстремально грязной
Москва От слабо загрязненной до экстремально грязной
Терек От слабо загрязненной до экстремально грязной
Дон От загрязненной до экстремально грязной
Кубань От слабо загрязненной до грязной
Днепр От слабо загрязненной до грязной
Западный склон территории России:
Нева От слабо загрязненной до загрязненной
Северный склон территории России:
Северная Двина От слабо загрязненной до грязной
Печора От слабо загрязненной до грязной
Реки Кольского полуострова От загрязненной до экстремально грязной
Обь От слабо загрязненной до экстремально грязной
Енисей Загрязненная
Лена От условно чистой до грязной

Примечание. * По [20].

В отличие от речных вод, характеризующихся быстрой возобновляемостью, озера аккумулируют поступающее в них загрязнение. Антропогенная активность вызывает ускорение процессов эвтрофирования, заиления и ацидификации озерных экосистем, приводит к токсическому загрязнению вод. В свою очередь все эти процессы ведут к изменению водных сообществ, чаще всего в сторону их упрощения. Как указывалось в [22], на экологическом состоянии крупнейших водоемов, характеризующихся повышенной буферной способностью и обладающих значительной емкостью, прежде всего, сказываются антропогенное эвтрофирование и токсическое загрязнение, тогда как для малых, средних, а также крупных мелководных озер опасны все процессы.

Оценка изменений озерных экосистем была проведена для всех регионов России [13]. В ее основу положен анализ современных лимнологических данных о функционировании озерных экосистем в разных природных условиях и их реакции на антропогенную нагрузку. Экологические проблемы особенно резко выражены в водоемах Центрального, Приволжского и Южного ФО, характеризующихся наибольшей заселенностью и хозяйственной освоенностью территории и обладающих небольшим фондом естественных водоемов. Большинство водоемов центра и юга ЕТС испытывает проблемы, связанные с эвтрофированием и токсическим загрязнением. Для многих водоемов Приволжского и Южного ФО характерны также высокие скорости заиления.

Снижение речного притока приводит как к исчезновению небольших озер, так и к преобразованиям достаточно крупных, в том числе лагун и лиманов Черноморского и Азовского побережий. В условиях недостаточного увлажнения, характерного для большей части Южного и Северо-Кавказского ФО, обмеление сопровождается ростом солености воды и ухудшением ее качества. В последние десятилетия значительное снижение качества воды происходит не только в озерах центра и юга ЕТС, но и в водоемах ранее благополучных регионов, таких как Архангельская область, Ненецкий АО, Республика Коми и запад Сибири.

Существенные изменения в связи с длительной антропогенной нагрузкой произошли в экосистемах ряда озер среднего и южного Урала, Западной и Восточной Сибири. Арктические озера характеризуются малой устойчивостью к загрязнениям.

Суммарная оценка качества вод [12], проведенная для всех крупнейших водоемов страны, свидетельствует, что доля олиготрофных вод в больших озерах с начала ХХ в. по настоящее время сократилась более чем на 4%, а вод 1 класса качества – на 5%. Основная масса озерных вод страны (>95%) сконцентрирована в нескольких крупнейших глубоководных водоемах, в которых загрязнение пока затрагивает лишь прибрежную зону. Только в оз. Байкал сосредоточен 91% озерных вод России. Экологическое состояние многих крупных речных водохранилищ несравнимо хуже.

В озерах и водохранилищах Центрального, Приволжского, Южного и Северо-Кавказского ФО практически отсутствуют воды, которые можно было бы характеризовать как условно-чистые. Большинство из них наполняют воды 3 и 4, а в ряде случаев и 5 класса качества. Так, доля вод 5 класса качества в водоемах Северо-Кавказского ФО составляет ∼11%. Мезотрофные воды доминируют в озерах и водохранилищах Центрального и Приволжского ФО, эвтрофные – Южного и Северо-Кавказского ФО. Доля гипертрофных вод невелика, наибольшая она в водоемах Южного ФО (∼9%).

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

Под эффективным в данной статье понимается экономное, экологичное, соответствующее передовым технологиям использование водных и связанных с ними земельных и других ресурсов. Конечно, эти технологии должны учитывать природные и хозяйственные особенности каждого региона. Эффективность использования водных ресурсов можно оценивать по-разному, в том числе по размерам душевого водопотребления, расхода воды на единицу производимой продукции, на единицу площади орошаемых земель и др. Начиная с работ Н.Ф. Глазовского [5], в России получила распространение оценка эффективности использования воды по показателю водоемкости, рассчитываемому как отношение использованной воды (в м3) к величине регионального валового продукта (в долларах или в рублях). Необходимо отметить, что СССР сильно отставал от ведущих стран мира по данному показателю, расходуя слишком много воды на единицу ВВП. Как уже было отмечено [22], этот показатель не лишен недостатков, в частности, он не учитывает специфики природных условий и связанной с ними структуры водопотребления. Он заведомо больше в странах, в структуре водопотребления которых основное место принадлежит орошаемому земледелию, и, соответственно, меньше в странах, в экономике которых превалируют машиностроение или торговля. Необходимо отметить, что в СССР одну из ведущих ролей в водопотреблении играло как раз орошаемое земледелие, прежде всего за счет его широкого развития в южных республиках. В России расходование воды в орошаемом земледелии не столь велико, поэтому ее место в рейтинге стран по удельному водопотреблению существенно выше, чем было у СССР. Изменения в структуре водопотребления России после распада СССР произошли в сторону преобладания менее водоемких производств. Скорость снижения водопотребления стала опережать падение валового продукта, и удельное водопотребление в расчете на единицу ВВП (ВРП) стало снижаться. Показатель общего удельного водопотребления, рассчитываемого по отношению расхода воды к величине ВВП по паритету покупательной способности (ППС) в долларах (рис. 4), по данным Международного валютного фонда (МВФ), к 2017 г. снизился в 5 раз по сравнению с 2000 г., а по данным Всемирного банка (ВБ) – приблизительно в 3 раза. На 1000 долл. ВВП в последние годы в России воды расходуется в 1.4 раза меньше, чем, например, в США, в два раза меньше, чем в мире в целом [19, 24].

Рис. 4.

Динамика удельного общего водопотребления в России (м3/1000 долл. ВВП по ППС) по оценкам МВФ и ВБ.

Наименьшее удельное водопотребление отмечается в Центральном ФО с развитой промышленностью и сферой услуг – 0.43 м3/1000 руб. ВРП, а наибольший – в Северо-Кавказском ФО (5.8), где велика доля орошаемого земледелия. Как указывалось [22], Россия достигла высоких показателей во внедрении оборотного водоснабжения в промышленности, до 70–80% используемой воды приходится на оборотные системы водоснабжения. Несмотря на ряд лучших (по сравнению с мировыми) показателей использования воды, во многом обусловленных северным расположением и соответствующей структурой водопользования, использование водных ресурсов в России нельзя в целом признать высокоэффективным, хотя бы из-за того, что более 10% забранной воды теряется на пути к потребителю, из-за загрязнения водных ресурсов, наличия острых водохозяйственных и гидроэкологических проблем в ряде регионов страны, а также из-за больших изъятий земельных ресурсов при гидротехническом строительстве.

На Россию, занимающую 13% территории суши, приходится 16% площади водохранилищ мира, то есть затопление земель при их создании в среднем в 1.2–1.3 раза превысило общемировые показатели. Если сравнить площадь затопления, приходящуюся на 1 км3 полного и полезного объемов, то в России она составляет около 60 и 138 км2 соответственно, тогда как для мира в целом – 56 и 90 км2.

Конечно, в настоящее время создание новых крупных водохранилищ на равнинных территориях практически исключено, оно будет происходить в горных районах, где удельное затопление земель невелико. В равнинных же условиях перспективно дальнейшее строительство малых водохранилищ и прудов. В помощь им в регулировании стока можно рекомендовать правильную организацию водосбора с разумным чередованием лесных и безлесных участков, проведение агролесомелиоративных мероприятий по задержанию на полях поверхностного стока. Вместе с тем, спуск ранее созданных на равнине водохранилищ, таких как водохранилища Волжско-Камского каскада, Цимлянское, к чему призывают некоторые исследователи, нецелесообразен, что хорошо показал еще А.Б. Авакян [1].

Значительные возможности дальнейшего повышения эффективности использования водных ресурсов в орошении кроются в широком применении капельного и внутрипочвенного орошения, как это уже сейчас практикуется во многих хозяйствах Астраханской области.

Ранее нами уже публиковались [22] данные вариантного прогноза водопотребления на уровне 2030–2035 гг. в федеральных округах, сочетающие сценарии экономического развития и удельного водопотребления. Их результаты представлены на рис. 5. Рассматривались следующие сценарии экономического развития: максимальное развитие экономики (при росте промышленного производства в предстоящие 10–15 лет на 4% ежегодно, хозяйственно-бытового сектора на 10% к концу расчетного периода; сельскохозяйственного водоснабжения и орошаемого земледелия, а также прочих нужд – на 3% ежегодно) при существующем водопотреблении; умеренное развитие экономики (при росте промышленного производства на 2%, хозяйственно-бытового сектора – на 3% к концу расчетного периода, сельскохозяйственного водоснабжения и орошаемого земледелия, а также прочих нужд – на 1% ежегодно) при максимальном снижении водопотребления (удельное водопотребление снижается к 2030–2035 гг. в промышленности в 1.5 раза, в хозяйственно-бытовом секторе – на 20%, в сельскохозяйственном водоснабжении, орошении и на прочие нужды – в 1.3 раза); экстраполяционный вариант, исходящий из современных тенденций водопотребления. Очевидны гидроэкологические преимущества сценария, подразумевающего умеренное развитие экономики при максимальном снижении удельного водопотребления.

Рис. 5.

Сценарии возможного водопотребления в федеральных округах России на уровне 2030–2035 гг. Условные обозначения: 1 – современный водозабор; 2 – максимальное развитие экономики при существующем удельном водопотреблении; 3 – умеренное развитие экономики при максимальном снижении удельного водопотребления; 4 – экстраполяционный вариант.

Важнейшим показателем эффективности использования водных ресурсов является уровень их загрязнения. В этой связи необходимо постоянно совершенствовать системы очистки сточных вод. При этом следует также учесть запаздывание новых технологий очистки по сравнению с появлением новых загрязняющих веществ. Также необходимо критично отнестись к практике ориентирования на самоочищающую способность рек и водоемов. Даже очищенные сточные воды нуждаются в дальнейшем многократном разбавлении чистой водой, объемов которой часто недостаточно.

Уже с конца ХХ в. стало очевидно [17, 18], что наиболее радикальным средством борьбы с загрязнением вод промышленными сточными водами является максимально возможный переход на замкнутые циклы водоснабжения без сброса сточных вод в водные объекты и безводные технологии. Данный путь решения экологических проблем является дорогостоящим, но он представляется наиболее перспективным. Борьба с диффузным загрязнением (прежде всего сельскохозяйственные стоки) включает проведение системы агротехнических и лесомелиоративных мероприятий на водосборах, что требует меньших денежных, но значительных трудовых вложений. К снижению диффузного выноса биогенов также приводит переработка навоза на установках по производству биогаза. Целый ряд мер по повышению эффективности использования водных ресурсов содержится в работах [3, 9, 10, 16].

Необходимы и дополнительные меры для поддержания экологического здоровья озерных экосистем. При этом если экологическое состояние крупнейших озер уже давно является объектом пристального внимания, то внимание к малым водоемам крайне недостаточное. Актуально усилить внимание к экологическому состоянию озер, расположенных в регионах с наибольшей плотностью населения. Количество озер, уже получивших охранный статус, могло бы быть расширено. Для сохранения озер и улучшения их состояния требуются регулярные мониторинговые работы, проводимые на всех водоемах, получающих охранный статус, которые в настоящее время фактически не проводятся. Для получения дополнительного финансирования таких работ может быть учтен европейский опыт платных услуг, предоставляемых на большинстве водоемов, имеющих рекреационный интерес. Владелец права на предоставление таких услуг, во-первых, должен будет нести ответственность за поддержание водоема на должном экологическом уровне, во-вторых, при строгом контроле его деятельности он будет заинтересован в разработке мер по его оздоровлению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совместное рассмотрение ресурсов рек, озер и водохранилищ показывает, что Россия располагает очень большими суммарными запасами воды. Однако они, как и их использование, крайне неравномерно распределены по территории и во времени.

Созданные в России водохранилища позволяют регулировать более 7% годового речного стока и свыше 12% стока половодья. Переброски стока сравнительно невелики. Водозабор в России на различные нужды составил в 2009–2016 гг. в среднем около 73 км3/год, безвозвратный расход – 27 км3/год, а сброс сточных вод в реки и водоемы – немногим более 45 км3/год, что составляет несколько более 60% наибольших их объемов на уровне 1990 г. Совокупное уменьшение стока в результате водозабора и влияния водохранилищ оценивается менее чем в 1% величины среднего многолетнего стока России. Однако в ряде речных бассейнов, особенно в южной части европейской территории страны, это уменьшение значительно выше.

Главную угрозу для водных объектов представляет их загрязнение сточными водами и стоком, поступающим с водосборов. Загрязнены воды большинства крупных рек России и многих водоемов, хотя крупнейшие озера (Байкал, Ладожское, Онежское) остаются пока относительно чистыми.

Наиболее напряженная водохозяйственная и гидроэкологическая ситуация складывается на Северном Кавказе, в устьевых частях Волги и Дона, в Крыму.

Показатель общего удельного водопотребления, рассчитываемый по отношению расхода воды к величине ВВП, снизился к 2017 г. по сравнению с 2000 г. в 3–5 раз (по разным оценкам). Однако использование водных ресурсов в России все еще нельзя считать эффективным из-за большого объема непроизводительных ее расходов, загрязнения многих рек и водоемов, неблагополучной гидроэкологической и водохозяйственной ситуацией в целом ряде регионов.

Вместе с тем, как показывают и сценарные расчеты на уровень 2030–2035 гг., существует реальная возможность исправить существующую ситуацию за счет улучшения очистки сточных вод, более широкого внедрения систем оборотного водопользования, перехода к маловодным и безводным технологиям и др. Наряду с разработкой технических решений необходимо также совершенствование системы гидрологического мониторинга, юридических и правовых мер по охране водного элемента окружающей среды, повышение уровня гидроэкологических знаний населения, особенно лиц, принимающих решения.

Список литературы

  1. Авакян А.Б. Народнохозяйственные и экологические последствия спуска водохранилищ // Гидротехническое строительство. 1991. № 8. С. 1–8.

  2. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия. М.: Наука, 2003. 368 с.

  3. Болгов М.В., Демин А.П. Водохозяйственные и экологические проблемы Нижней Волги и пути их решения // Водные ресурсы. 2018. Т. 45. № 2. С. 211–220.

  4. Водные ресурсы России и их использование / ред. И.А. Шикломанов. СПб.: ГГИ, 2008. 600 с.

  5. Глазовский Н.Ф. Глобальные закономерности распределения ресурсоемкости экономики // Изв. РАН. Сер. геогр. 1992. № 3. С. 12–22.

  6. Государственный доклад “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 г.”. М.: НИА-Природа, 2017. 650 с.

  7. Государственный доклад “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 г.”. М.: НИА-Природа, 2018. 660 с.

  8. Государственный доклад “О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2018 г.”. М.: НИА-Природа, 2019. 290 с.

  9. Данилов-Данильян В.И. Водные ресурсы России: состояние, использование, охрана, проблемы управления // Экономика. Налоги. Право. 2019. Т. 12. № 5. С. 18–31.

  10. Данилов-Данильян В.И., Веницианов Е.В., Аджиен-ко Г.В., Козлова М.А. Оценка современных подходов к управлению качеством поверхностных вод и их охране // Вестн. РАН. 2019. Т. 89. № 12. С. 1248–1259.

  11. Добровольский С.Г., Истомина М.Н. Наводнения мира. М.: ГЕОС, 2006. 225 с.

  12. Драбкова В.Г., Измайлова А.В. Оценка изменения состояния вод крупнейших озер и водохранилищ Российской Федерации // География и природные ресурсы. 2014. № 4. С. 22–29.

  13. Измайлова А.В. Озера России. Закономерности распределения, ресурсный потенциал. СПб.: Папирус, 2018. 288 с.

  14. Измайлова А.В. Удельная водообеспеченность и озерный фонд регионов водного дефицита // Водное хозяйство России. 2019. № 5. С. 6–24.

  15. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Георгиади А.Г., Долгов С.В., Зайцева И.С., Кашутина Е.А., Мельник К.С. Гидрология антропогенного направления: становление, методы, результаты // Изв. РАН. Сер. геогр. 2017а. № 2. С. 8–23.

  16. Косолапов А.Е., Матвеева Л.Г. Управление эффективностью водообеспечения региональной системы // Региональная экономика. Юг России. 2018. № 4. С. 170–181.

  17. Ласкорин Б.Н., Громов Б.В., Цыганков А.П., Сенин В.Н. Проблемы развития безотходных производств. М.: Стройиздат, 1981. 207 с.

  18. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974. 448 с.

  19. Мировой Атлас Данных. Мировая и региональная статистика, национальные данные, карты и рейтинги. http://knoema.ru/atlas

  20. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2017. 216 с.

  21. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. (Ежегодное издание) 2016 г. М.: ООО “РПЦ Офорт”, 2017. 164 с.

  22. Румянцев В.А., Коронкевич Н.И., Измайлова А.В., Георгиади А.Г., Зайцева И.С., Барабанова Е.А., Долгов С.В., Корнеенкова Н.Ю. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и пути минимизации их негативных последствий // Эколого-географические проблемы перехода к зеленой экономике. Минск: СтройМедиаПроект, 2019. С. 193–209.

  23. Шикломанов И.A., Маркова O.Л. Проблемы водных ресурсов и перебросок стока в мире. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 196 с.

  24. FAO: AQUASTAT database. www.fao.org/nr/water

  25. World Water Resources at the Beginning of 21st Century / Shiklomanov I.A., Rodda J.C. (Ed.). Cambridge Univ. Press, 2003. 450 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.