Более 150 случаев гибели рыбы было зафиксировано в России летом 2016 года

За последний 2016 год в РФ было зафиксировано более 150 случаев гибели рыбы, практически все они произошли в течение июля-августа и были отмечены в нескольких областях и республиках РФ. В том числе в Ярославской области, Татарстане, на территории Смоленской и Брянской областей. Сообщения об этих фактах местные активисты размещали в социальных сетях, сигнализировали надзорным органам и местной власти. Описание в этот момент водоемов, где погибла рыба, схожи — в реках наблюдалось наличие маслянистых пятен, а вода имела более темный, чем обычно цвет, при этом где-то вдобавок отмечалось наличие бурой пены.

Так летом прошлого года на Днепре, где на всей протяженности течения реки от Смоленска до Орши (вдоль реки это около 150 км) и далее – до Могилева (еще 50 км далее по течению) в июле-августе 2016 года наблюдался массовый замор рыбы. Первое, что приходит в голову рассмотреть и сравнить это погодные факторы, схожесть которых бросается в глаза практически сразу при начале изучения данных вопросов. В частности, представитель Рыбнадзора по Смоленской области, в комментариях по местному ТВ, сообщил о больших разливах Днепра в условиях аномально жаркой погоды. Интересно, что одно из первых видео на эту тему датируется 17 июля 2016 года, т.е. примерно за две недели до происшествия в Брянской и Смоленской областях,  причем уже тогда в комментариях говорится об Орше и Могилеве, которые находятся ниже по течению Днепра. При этом комментарии представителя Рыбнадзора относятся уже к 9 августа, т.е. Очевидно, что погода на территории как минимум двух — Смоленской и граничной с ней Брянской — областей стояла одинаковая – аномально жаркая и дождливая.

Об эпизодах гибели рыбы сообщали не только любители природы в роликах, размещенных в интернете, но и вполне серьезные ведомства – от Росрыбнадзора до Росгидромета. Большинство этих эпизодов, не стали предметом разбирательства природоохранной прокуратуры – виновного или «крайнего» найти не удалось, причем не из-за удаленности данных эпизодов от больших городов и начальства, а по вполне рациональной причине – процесс имел естественное происхождение. Таким образом, вопрос кто виноват, фактически теряет смысл. Однако остается другой, не менее, а скорее более важный вопрос… Что является причиной замора и как предотвратить данные явления в дальнейшем, значительно снизив ущерб, наносимый экологии?  

РЫБЕ НУЖЕН КИСЛОРОД
На примере брянской экологической катастрофы, о которой больше всего писали в прессе – это гибель летом 2016 года рыбы в реке Сев, снабжающей водой старинный русский городок Севск, расположенный в Брянской области – попробуем рассмотреть наиболее существенные параметры происшествия. Река Сев длиной всего 89 км, однако, это самый значительный левый приток реки Нерусса, левого притока Десны, которая, в свою очередь, представляет самый длинный из притоков Днепра. В жаркие и дождливые дни середины лета прошлого (2016) года, на так называемых «городских пляжах» и песчаных отмелях на крутом изгибе реки, начала гибнуть рыба. Вялое течение наглядно представляло глазам безрадостную картину вплывшей кверху белым брюхом крупной и мелкой рыбешки, «заснувшей» в реке. Впечатление усиливало и то, что замор рыбы наблюдался при входе речной воды в город, с той стороны, где в пойме реки, у села Юрасов Хутор расположен большой источник питьевой воды, многие десятилетия снабжающий Севск качественной водой. Все вместе это вызвало большой резонанс в городе – местная пресса, блоги и экологические активисты писали об этом несколько недель.  
Буквально на следующий день после сообщений о гибели рыбы представители лаборатории ЦЛАТИ совместно со специалистами Росприроднадзора взяли анализы в реке Сев. Данные замеров показали значительно сниженный уровень кислорода — 2.9 (в месте входа реки на городскую территорию) и 3.6 мг/литр (в месте расположения городских пляжей) — тогда как минимальная норма должна быть на уровне почти в два раза выше — 6 мг/л.
Рыбы дышат кислородом, который получают из речной воды, процеживая ее через жабры. При недостатке кислорода – падении уровня ниже 2 мг/л, рыба гибнет – задыхается без кислорода.
Уровень кислорода в воде определяется в «приходной» части растворением из воздуха и выделением его донными водорослями и цианобактериями, перерабатывающими другой растворенный газ – СО2, а в расходной части – затратами на разложение биомассы, расходом на дыхание водорослей, других живых существ – в том числе и рыб. Поэтому ночью, когда фотосинтез останавливается, количество кислорода в реке падает, рыба перед восходом солнца «гуляет» — подходит к поверхности, где кислорода больше.
Растворимость атмосферного кислорода в воде зависит от температуры, солености и атмосферного давления, и составляет 14 мг/л при температуре воды около нуля градусов по Цельсию. Ход температурной зависимости неравномерен – например, очень резкое изменение – почти на 20%, имеет место при изменении температуры воды от 15° С до 18° С, когда растворимость падает от 11 до 9 мг/л. При этом далее – при увеличении температуры выше 20° С, зависимость становится более пологой, но по достижении 30° С растворимость уже не превышает 7,5 мг/л.
Фактическое измерение концентрации кислорода в реке Сев в дни экологического бедствия показало, что количество растворенного в воде кислорода находилось в пределах 2,9 — 3,6 мг/л. При этом по данным температурных наблюдений, ночная температура, дающая основной временной тренд, во все дни июля составляла 16° С и только накануне рыбной катастрофы – 31 июля выросла до 18° С, тем самым еще на 20% снизив предел растворимости кислорода. Это означало, что еще на 20% снизились возможности дополнительного насыщения уже и так обедненной по кислороду воды, за счет подмешивания насыщенных воздухом стоков с берегов или действием естественного перемешивания водоема под действием солнечных лучей.  
Обмен кислородом между водной средой и атмосферой носит динамичный характер, а его уровень во многом связаны с характеристиками перемешивания водоема, которые определяются соотношением течения и глубины.  
Дожди увеличивают содержание кислорода, так как падение капель «внедряет» в верхний слой воды воздух, «прилипающий» к поверхности самих капель и ведет к перемешиванию верхнего слоя, т.е. насыщению его кислородом. Поверхностный сток – в виде ручьев и стоков производит аналогичный эффект перемешивания, однако они приносят в реку еще и биоматериал – ветви, смытую траву и просто почву, вместе с ее обитателями – бактериями и дождевыми червями.
Очень важны и другие свойства дождей – они могут принести с собой издалека и какие-то выбросы – например, с дождем часто могут выпадать серные аэрозоли, которые «закисляют» воду  — образуя серную кислоту. Надо сказать, что в пользу наличия серных бактерий в воде, говорят наблюдения автора видеролика, который отмечает в воде «белесую дымку, похожую на туман» (отметка воспроизведения 01.07 мин.). 
Это наблюдение можно объяснить так – в воде наблюдается белый слой серобактерий. Белый цвет они приобретают из-за неполного окисления сероводорода в серу, капли которой и дают белую окраску. Окисление сероводорода ведут три группы бактерий: анаэробные серные фототрофы, бесцветные серобактерии и тионовые бактерии. Однако на свету сероводород может окисляться пурпурными и зелеными анаэробными бактериями.
Пурпурные бактерии вместе с зелеными и придают бурую окраску воде, отмеченную в Днепре. При этом «черная вода» на поверхности говорит о присутствии сульфида железа, а над ним – пурпурно-зеленый слой «любителей» света. Если же дело происходит на глубине, где свет уже не работает так эффективно, но куда еще доходит кислород, то там и появляется белый слой серобактерий, похожий на туманное облачко.
Происходящее в ролике запечатлело события, происходящие на расстоянии около 400 км от реки Сев – в течении Днепра у Смоленска, но «симптомы», которые описывают очевидцы, очень схожие.  
Однако почему же погибла рыба? Ведь главный яд – сероводород должны были съесть серобактерии? Видимо съели, но далеко не весь, чем и объясняется характерный «гнилостный запах» воды и гибель рыбы.
Возвращаясь к результатам замера кислорода в реке Сев, отметим, что уровень кислорода не превышающий 3,6 мг/л – это конечно низкий показатель, но все же не фатальный  – он почти в полтора раза превышает нижний порог уровня кислорода, составляющий 2 мг/л, при котором рыба начинает массово гибнуть.
Остается предположить, что снижение уровня кислорода было лишь побочным эффектом, связанным с активным его расходованием в метаболизме серобактерий, перерабатывающих органику. При этом сдвиг концентрации кислорода связан и с изменением pH-показателя воды при появлении в ней серной кислоты. Появление кислоты сдвигает ионное равновесие воды, от которого очень сильно зависит растворимость в воде кислорода. Таким образом, становится понятно, почему в жаркие летние дни часто происходит резкое снижение насыщенности воды кислородом – это может быть связанно не только с усиленным окислением органических веществ, но и со сдвигом pH -раствора вследствие выработки кислот в микробиологических циклах. В этом смысле добавление щелочных растворов (например — моющих средств, которые в незначительном количестве присутствуют в стоках промышленных предприятий) может оказывать нейтрализующее действие на показатель pH и тем самым – оказывать благотворное влияние на уровень кислорода.
Иными словами, если бы стоки с какого-то промышленного предприятия на тот момент действительно попали в реку, это повысило бы уровень кислорода в ней и, возможно, сократило количество «заснувшей» рыбы, а не наоборот.  
Наиболее вероятным реальным виновником гибели рыб при описанной «симптоматике» следует признать сероводород, образующийся в цикле, осуществляемом серобактериями, который даже в микроконцентрациях в растворе ядовит для всего живого – ярким примером этого являются лишенные жизни глубины Черного моря.  
Что же послужило спусковым крючком для раскручивания пружины серного цикла? Были ли это дожди «смывшие» из атмосферы аэрозоли серы – надо выяснять, откуда они могли образоваться в ходе отдельного расследования или этот цикл «запустился» от другого «стартера»  – предстоит выяснять с пристрастием – т.е. на основе инструментальных измерений и в тесном содружестве микробиологов со специалистами других специальностей. Ясно лишь одно – вопрос гораздо сложнее, чем это пытались представить в Севске.
Надо сказать, что без сильного колебания уровня кислорода между ночью и днем вообще не обходится практически ни один день жизни водоема. Острый дефицит кислорода может наблюдаться и в водоемах с большими площадями зарослей высших водных растений или при разливах рек после дождей, когда эти растения оказываются под водой, а также при «цветении» воды вследствие массового развития водорослей. Как мы уже говорили, в ночные часы резко тормозится фотосинтетическая деятельность, но продолжается интенсивное дыхание растений и водных животных. Зимой, когда кислород расходуется на окисление отмерших и дыхание живых организмов, а растворимость его резко ограничена из-за наличия ледяного покрова водоемов, дефицит кислорода может достичь критического уровня и вызвать массовую гибель рыб и других водных организмов. Такие явления довольно часто наблюдаются в подледный период на Киевском водохранилище, когда из Припяти и верхнего Днепра поступают воды с низким содержанием кислорода. Зарегистрированы неединичные случаи снижения концентрации кислорода в зимний период в этом водохранилище до 0,4—1,3 мг/л, или 3—9% насыщения. Особенно ухудшаются кислородные условия во время продолжительного ледостава – рыбе нужен кислород и поэтому та рыба, которая не впала в спячку, буквально атакует лунки любителей зимней рыбной ловли на льду водоемов.
    
«РАЗБОР ПОЛЕТА»
Сценарий случившихся в Смоленской и Брянской областях катастрофы мог быть следующим – поступление биологических веществ в реку вызывает активацию цикла серных бактерий и сопутствующее снижение уровня кислорода, но надо понимать, что это процесс далеко не мгновенный.
Прежде всего, биологический материал, как мы уже говорили, массово попадает в реку в результате дождей, а происшествию во многих случаях как раз предшествовали дожди, которые продолжались и в дни «рыбной катастрофы» – тем самым уровень кислорода в реке Сев, например, был заведомо понижен, что и показывал замер 2,9-3.6 мг/л.  Однако, именно аномально жаркая солнечная погода с дневными температурами выше 30° С, которая запускает ускоренное окисление, как раз могла привести к появлению «утечек» сероводорода из серного цикла – с изменением температуры растворимость кислорода упала, а pH-показатель воды сдвинулся из-за наработки серной кислоты – вот и перестало хватать кислорода, чтобы обеспечить полную переработку сероводорода.
Исходя из сказанного, можно утверждать, что существуют дни, когда условия для дополнительного сброса биоматериала крайне неблагоприятны – они становятся той «последней каплей», которая переполняет экологическую нишу сероводородом. Такие дни – прямой аналог, так называемых, НМУ (неблагоприятных метеорологических условий) в атмосфере.
 Механизм формования атмосферных НМУ связан с тем, что сочетание погодных факторов – прежде всего расположение инверсных тепловых слоев по высоте, блокирует отвод аэрозолей и вредных веществ от поверхности земли – они накапливаются у поверхности и люди начинают задыхаться. В явлении атмосферных НМУ важно то, что приземный слой перестает очищаться за счет обмена с другими слоями – в результате вредные факторы накапливаются и усиливают друг друга.
Для реки комплекс погодных факторов приводит к аналогичной ситуации, когда неблагоприятных факторов становится слишком много, чтобы экосистема реки могла справиться с ними самостоятельно. А ведь жаркие дни и летнее цветение воды – далеко не редкость, а практически регулярное, закономерное явление в наших краях. В тоже время, «НМУ на воде» все же гораздо более локальны, чем атмосферные, для которых «размер бедствия» может быть очень велик – как, например, в 2010 году, когда благодаря явлению, которое метеорологи называют блокировкой антициклона, размер перегретой зоны, достигал полторы-две тысячи километров. Это приводило к температурной инверсии, препятствующей естественному перемешиванию. Но если «экологическое бедствие» наступает в сравнительно небольшом водоеме или малой реке, то здесь можно попытаться помочь локальными средствами предотвращая развитие бактериальных колоний, вырабатывающих  токсины и яды в виде сероводорода – в случае серобактерий и близких к ним по циклу серы.
Помимо этого, причиной гибели рыбы мог стать и другой вид бактерий, а точнее последствия «бактериальных войн», которые разыгрываются между различными видами бактерий в борьбе за ресурсы. Возможно, именно бактерии сернистого цикла «победили» в рассматриваемой нами катастрофе. Поэтому вновь вернемся к сернистому циклу, который, по нашему предположению, стал главной причиной Брянско-Смоленской экологической катастрофы летом прошлого года.

УРОКИ КАТАСТРОФЫ, КОТОРЫЕ НАДО ИЗВЛЕЧЬ
Самым главным уроком любой экологической катастрофы – является необходимость установления местными экологами «обратной связи» с водоемом, с его текущим состоянием. Для установления этой обратной связи, для того, чтобы рыбные НМУ  не случались в будущем неожиданно и не имели катастрофических последствий, достаточно сравнительно небольших усилий. Прежде всего – установить   как минимум три датчика кислорода – один выше по течению, другой – примерно том, где произошел в прошлом году замор рыбы, третий – ниже по течению, и контролировать корреляцию этих показателей. Это важно, особенно в районах достаточно крупных населенных пунктов, так как состав городских и промышленных стоков может варьировать день ото дня.
                                                         
ВМЕСТО ВЫВОВОДОВ
Работать на опережение и выполнять первостепенные для экологических организаций функции — для этого нужны усилия со стороны наблюдающих и контролирующих организаций. К примеру, Росгидромет в сотрудничестве с Рыбнадзором могут озаботиться предсказанием НМУ по воде и следить за здоровьем водоемов, не допуская «захлопывания» их жизненного зазора. А ведь цветение воды в водоемах наступает практически каждый год, это не экзотика, а закономерный природный процесс, который надо иметь в виду также как, грозы, ураганы и наводнения которыми Росгидромет занимается вплотную. Надо сказать, что контроль водоемов стоит в планах Росгидромета на 2017-2018, важно в каком объеме они будут выполнены. Экологи на местах – со своей стороны, должны хорошо понимать причины и природу возникновения подобных случаев, вызванных естественными факторами – того же цветения, и сами следить за тем, чтобы жизненный зазор «подшефного водоема» оставался достаточно широким. В тоже время охрана водных ресурсов может стать важным объектом приложения усилий и для климатической политики крупных компаний.
В российском законодательстве уже существует практика увязки природоохранных нарушений и инвестиций в очистные сооружения. Речь идет о  положительном опыте, накопленном в области борьбы со сжиганием ПНГ (попутного нефтяного газа). По крупным нефтяным компаниям в 2013-2014 гг. появился положительный опыт, когда инвестиции компаний в технологическое перевооружение для переработки отходов засчитывались, вычитались из платы за негативное воздействие. Механизмом реализации Постановления 1148, предусмотрена наиболее эффективная на сегодняшний день система стимулирования за переработку ПНГ. Было предусмотрено повышение коэффициента к плате за негативное воздействие в 12 раз в 2013 году, в 2014 году – в 25 раз, однако компаниям разрешили уменьшать плату за негативное воздействие на ту сумму, которую они гарантированно вложили за это время в проекты по утилизации ПНГ. Этот опыт мог бы быть распространен и на водные объекты для предприятий и населенных пунктов, имеющих стоки, напрямую связанные с водными объектами  – особенно в свете повышенного внимания к загрязнению водоемов на Госсовете по экологии, который состоялся в Кремле в декабре 2016 года.

Научно-популярный и образовательный
журнал «Экология и жизнь»