Что изучает наука гидрохимия и какой может быть польза от бобровых плотин, рассказывает Ольга Цельмович, научный сотрудник лаборатории гидрологии и гидрохимии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН.

— Ольга Леонидовна, что изучает гидрохимия?

Бобры способны изменять биохимический состав водоёмов. Фото Веры Павловой.

— Гидрохимия – это наука, которая занимается изучением химического состава природных вод и его трансформации под воздействием биологических, физических, химических естественных и антропогенных факторов, которые могут вносить свой вклад в изменение состава этой воды. Под природными водами мы понимаем всю совокупность водных субстанций, которые наблюдаем на планете. Это могут быть морские, пресные, подземные воды, озёра, болота, реки — всё то, что мы наблюдаем в текучем состоянии, причём в эту категорию попадут даже сточные воды. Таковы наши данности, мы их обязаны изучать, потому что иначе определить их воздействие на естественную природную воду невозможно.

— Говорят, что вода – это жизнь. Но ведь между ними неправильно ставить знак равенства?

— Я понимаю это так: какова вода, таково и качество этой жизни. Для человека питьевая вода – это не только жизнь, это его здоровье. То, что касается поверхностных водоёмов, используемых для рекреации, это даже не столько жизнь, сколько именно здоровье.

— Что такое рекреация?

— Это места для отдыха людей, где подразумевается, что они могут использовать природную воду для купания. Обычно наши пляжи проверяют на наличие бактерий, но иногда очень важным становится химический состав воды, особенно если знать, что где-то недалеко есть производство и возможны выбросы сточных вод. Есть ещё водоёмы, которые используются для рыбохозяйственных целей. Тут мы плавно переходим к тому, что вода — это жизнь не только для людей, это жизнь для гидробионтов, обитающих в этой воде, и рыбы как их части. И нужно сказать, что требования к воде, которая используется для рыбохозяйственных целей, гораздо жёстче, нежели для людей.

— Почему так?

— Дело в том, что рыбы выдерживают меньший натиск загрязняющих веществ, они более чувствительны к состоянию водоёма. Для рыб наиболее критичным является количество растворённого в воде кислорода, который они могут потреблять для дыхания. Но если в воду попадают какие-то нехарактерные для этого водоёма вещества, например, поступающие с загрязнёнными стоками, то для них это может быть критично даже при наличии кислорода, потому что эти вещества могут действовать на рыб как токсиканты.

— Но ведь известно, что есть гидробионты, которые могут жить и без кислорода, на большой глубине, например.

— Да, могут, но при этом надо знать, как они относятся к содержанию прочих химических веществ помимо кислорода и что для них важно. Что мы имеем в виду под химическим составом водоёма? Прежде всего, это солевой состав воды — её матрица, как скелет для человека, основа основ. Это макрокомпоненты, которые растворены в воде и которые формируют эту самую матрицу. Какими будут воды: пресные, солёные, солоноватые, — определяется именно количеством тех или иных элементов. Солевой состав формируют в первую очередь семь главных ионов: кальций, магний, натрий, калий, а также хлориды, сульфаты и гидрокарбонаты. Дальше могут быть биогенные элементы, то есть различные формы азота и фосфора, которые могут служить питательной базой для гидробионтов. Известно, например, что для активного развития водорослей лимитирующим является фосфор. При его недостатке развитие водорослей очень скудное. Но всегда важно понимать, что в гидрохимии нет однозначности.

— Что это значит?

— Например, мы часто слышим о загрязняющих веществах: нефтепродуктах, поверхностно-активных веществах, фенолах, тяжёлых металлах, включая ртуть. Но здесь очень интересная ситуация. Наш институт находится в Ярославской области, мы здесь живём — а это геохимическая провинция, очень бедная микроэлементами. Получается, что даже при поступлении в наши водоёмы со сточными водами той же меди, мы можем не выходить за рамки допустимого, потому что фоновое содержание меди здесь очень низкое. Нельзя однозначно сказать: вот это хорошо, а это плохо. Здесь всегда есть свои «да, но»...

Ольга Цельмович, научный сотрудник лаборатории гидрологии и гидрохимии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. Фото Наталии Лесковой.

— А как же тогда устанавливать предельно допустимые нормы?

— Это отдельная головная боль, потому что для качества воды должны быть какие-то понятные критерии. Долгое время была популярна так называемая предельно допустимая концентрация, которая определялась отдельно для рыбохозяйственных водоёмов и водоёмов общего назначения: рекреация, промышленность, сельское хозяйство. Предельно допустимые концентрации определялись для гидробионтов, чтобы у них не менялся статус, чтобы функционирование их жизненных систем было нормальным, и вода не причиняла им вреда. Потом, когда промышленность и сельское хозяйство начали бурно развиваться, сброс сточных вод резко вырос, и в стране вдруг озадачились: как же так, мы же не знаем, как теперь устанавливать нормативы. Как оценить, навредили мы или нет? И начали разрабатываться всевозможные индексы. Велик был соблазн создать какой-то универсальный критерий, который бы абсолютно всё охватывал, но так не получалось. Ведь у любой универсальности есть две стороны. Когда попытались посчитать индекс загрязнения вод, например, для болотной воды, он оказался запредельным только потому, что в этой воде было очень много железа. Но в обычном болоте нет никакого загрязнения, это его естественное состояние. Потому что в болотной воде много органики, которая разлагается, много растительных остатков, огромного количество органических кислот. Они очень сильно окрашены, и железо с ними образует очень крепкие комплексы.

— Значит, создать такой универсальный индекс невозможно?

— Да, поэтому в каждом конкретном водоёме и при определённом типе загрязнения надо смотреть, что, собственно, мы учитываем. Кому станет легче, если мы посчитаем этот индекс загрязнения, который ни о чем не говорит, потому что это природный фон? Мы всегда говорим о качестве воды для конкретной системы.

Был у нас проект по изучению средопреобразующей деятельности бобров. У всех на слуху, что бобры — это плотины, затопленные огороды, разрушенные дороги, залитые мосты. С бобрами надо бороться.

— А разве то, что они строят плотины, это плохо?

— Нет. Вопрос в том, чем это заканчивается. Когда они строят плотину и вдруг оказывается затопленным участок дороги выше этой плотины, потому что вода разлилась, это, наверное, не очень хорошо. Но бобры строят плотину, потому что создают себе водоём, в котором будут жить. У них по берегам хатки, это их дом. Не зря индейцы называют бобров маленьким народом. Это правда, они очень умные. У нас была история, когда на маленькой реке Латке была выстроена целая сеть бобровых прудов. Один из наиболее крупных прудов оказался выше автомобильного моста. Дорожные рабочие решили, что эта плотина будет угрожать дороге и мосту, и они эту плотину разрушили. Однако бобры горевали недолго и построили новую плотину, но теперь уже ниже моста. Мы очень долго смеялись.

Самый большой бобровый пруд выше автомобильного моста.

— И что тогда дорожное рабочее?

— Эти плотины время от времени разрушают, а иногда бобры, я уж не знаю почему, сами теряют интерес к водоёму и куда-то перемещаются. Может быть, кормовая база у них уже использована, нечего грызть поблизости. Они в целом ребята неунывающие, работящие. На той же реке Латке длиной всего 14 километров ещё с незапамятных времен стоял сыродельный завод. Понятно, что никто там сточную воду никогда не чистил, и вода попадала непосредственно в речку. Это привело к тому, что меньше чем в двух километрах от этого сыродельного завода берега стали белые.

— Молочные берега, как в сказке?

— Почти. Однако бобры построили большую плотину в двух километрах ниже по течению от этого стока, сформировав целый пруд. Оказалось, что это здорово, потому что в этом пруду вся сточная вода отстаивалась, в ней удалялись взвешенные вещества. За счет бобровой органики развивались сообщества зоопланктона, которые выступали активными фильтраторами этой воды, и вода очищалась, её токсичность падала. Вроде бы они затопили берега, но зато спасли от грязной воды расположенное ниже по течению водохранилище, в которое Латка впадала.

— А что у вас была за работа по изучению моллюсков?

— Мы анализировали солевой состав вод, чтобы изучить, как они реагируют на изменения концентрации ионов. Оказалось, что есть пороговые концентрации, меньше которых моллюски либо не развиваются вовсе, либо развиваются очень слабо. И есть прямая корреляционная связь между окислительными процессами у моллюсков и концентрацией кальция, магния, калия.

— От чего это зависит?

— От возраста, от вида моллюсков, от их размеров. И наоборот, их размеры зависят от содержания того же кальция и магния в воде. Недавно была ещё проведена работа по изучению влияния солевого состава на показатели крови у рыб. Мы смотрели эти показатели в Иваньковском и Угличском водохранилищах, где появился вселенец — черноморская тюлька.

— Как же она туда попала?

— Как она туда попала — неизвестно, это вопрос к нашим ихтиологам. У нас теперь много новых южных видов, появление которых списывают на потепление. Я, честно говоря, не знаю, каков механизм её появления здесь, но это факт. Для неё тоже оказалось принципиальным, какова концентрация катионов в воде, то есть показатели крови реагируют на содержание этих ионов. Напрасного ничего нет.

Буквально каждый компонент воздействует на гидробионтов в той или иной степени. Да, есть такие, которые им совершенно безразличны, и они не замечают изменения этих компонентов, но это, скорее, исключение. Если говорить, например, о вселенцах, то географическая зональность очень хорошо видна именно в солевом составе. Химический состав воды — итог того, что происходит на водосборе. Почва, лиственный покров, степи, луга, леса, хвойные, широколиственные — всё имеет значение. Это то самое, что формирует химический состав воды. Вода, которая собирает склоновый сток в зоне степей, никогда не будет похожа на воду в таёжной зоне с избыточным увлажнением и совершенно другим характером подстилающих пород, почв, растительности и прочего. Соответственно, население этой воды будет совершенно другим. По солевому составу мы можем оценить именно происхождение воды, особенно в водохранилище. Помимо этого, есть ещё сезонные изменения, и есть те, которые меняются в пространстве в зависимости от того, что происходит на водосборе.

— Принято считать, что чем чище вода, тем качественнее и обильнее жизнь. Но на самом деле получается, что это совсем не так?

— Да, то, что хорошо с нашей точки зрения, с точки гидробионтов может быть совсем по-другому. Вода присутствует во всех организмах в том или ином количестве, и понятно, что водно-солевой обмен с той средой, в которой они находятся, будет иметь значение для всего живого. Всё это вода, которая даёт возможность жить и функционировать. Мы с вами тоже состоим из воды, поэтому, как поётся в песне, без неё, действительно, «ни туды и ни сюды».