Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Концептуальные основы контроля и управления экологического состояния водных объектов

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Введение Диссертация по биологии, на тему "Концептуальные основы контроля и управления экологического состояния водных объектов"

Актуальность проблемы. Важнейшими направлениями экологии на современном этапе являются исследованиектурно-функциональной организации экосистем и создание теоретической базы рациональной эксплуатации природных ресурсов (Данилов-Данилысн и др., 1998; Кондратьев, Донченко, 1999; Израэль, 2001; Абакумов, Калабеков, 2002).

С точки зрения длительных перспектив существования человеческого общества возникает необходимость научного осмысления соответствия уровня его потребностей и возможностей их удовлетворения, без нанесения значительного ущерба окружающей среде. В противном случае неизбежно не только снижение объема доступных ресурсов, но и становится проблематичным само существование человека в этих условиях. Данные принципы заложены в основе концепции устойчивого развития, которая в настоящее время служит основой международной и российской экологической политики (Семин, 2001 а-в; Семин, Донская, 2001).

Реализация принципов устойчивого развития общества, прежде всего, означает, что любая реконструкция или строительство новых предприятий, любое техническое решение, связанное с эксплуатацией природных ресурсов, каждая конкретная программа «преобразования» участков биосферы должны рассматриваться не только с точки зрения получения сиюминутных выгод, но и с учетом всех возможных долгосрочных последствий этих действий. Однако на практике принятие конкретных решений с экологической точки зрения часто недостаточно обосновано и их осуществление сопряжено с заметным ухудшением качества окружающей среды.

Главной трудностью на пути решения экологических проблем эксплуатации природных ресурсов в настоящее время является недостаточная разработанность методологических подходов. В полной мере это относится и к проблемам эксплуатации водных ресурсов (Тапочка, Семин, 1966; Семин, Фрейдлинг, 1983; АЬакитоу, Бетт, 1985; Абакумов, Семин, 1984; 1986; 2001а; Семин и др., 1991). Вместе с тем, практически не существует видов человеческой деятельности не связанных с водопотреблением. По этой причине характер эксплуатации водных ресурсов наиболее сложен и многообразен. Большинство водоемов и водотоков являются объектами многоцелевого пользования, их воды используются как источник питьевой воды, источник промышленного водоснабжения, в них осуществляются рыболовство и рыбоводство, они служат также для удовлетворения рекреационных и многих других потребностей населения. Поэтому, очевидно, что контроль и управление эксплуатацией водных ресурсов обязательно должны носить комплексный характер, не отдающий предпочтения интересам отдельных групп водопользователей.

Несмотря на значительное количество работ, касающихся исследования экологических последствий отдельных видов деятельности, связанных с использованием водных объектов, общий концептуальный подход к эксплуатации водных ресурсов разработан недостаточно. Во многих работах методология экологического обоснования решений приобретает частный характер, не учитывающий других аспектов водопользования и водопотребления. В связи с этим, разработка общей концепции контроля и управления качества водных объектов на современном этапе является весьма актуальной задачей.

Дель и задачи исследования. Целью работы является создание научно-обоснованной концепции контроля и управления экологического состояния водных объектов.

В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие основные задачи:

1. Выявить общие закономерности формирования качества водной среды в условиях комплексной эксплуатации водных объектов.

2. Определить основные методологические принципы решения экологических проблем управления режимом и ресурсами вод суши.

3. Исследовать организационно-экономические проблемы рационального водопользования.

4. На основании комплексного анализа систем контроля и управления водными ресурсами, разработать научно-обоснованную систему мониторинга водных объектов и рационального водопользования.

5. Разработать концепцию экологического контроля и управления водных ресурсов России и стратегию выхода из экологического кризиса в сфере водопользования и водопотребления.

Основные защищаемые положения. Предметом защиты являются следующие положения:

1. Контроль и управление экологического состояния водных объектов должны строится на основании комплексного подхода к оценке последствий эксплуатации их ресурсов. В связи с этим, в программах эксплуатации водных систем необходимо учитывать все формы взаимодействий и взаимообусловленных последствий различных видов человеческой деятельности.

2. Главной целью программ по контролю экологического состояния водных объектов является не оценка экологической ситуации в данный момент времени, а прогноз динамики ее дальнейшего развития, с учетом последствий длительной эксплуатации водоема.

3. Системы управления экологическим состоянием водных объектов должны базироваться не только на данных по современному характеру водопользования, но и учитывать потенциальные аспекты использования ресурсов этих водоемов и водотоков в будущем, с учетом глобальных тенденций изменения биосферы.

4. Система контроля и управления качеством водной среды должна учитывать экологические интересы всех без исключения водопользователей, в том числе и населения, не участвующего в промышленной эксплуатации водных объектов.

5. Современный характер водопользования и водопотребления, обусловливающий глобальность масштабов загрязнения водных объектов, позволяет перевести их из категории восполнимых ресурсов к категории невосполнимых ресурсов.

Теоретическая значимость и научная новизна работы. Разработана новая концепция контроля и управления экологического состояния водных объектов с учетом комплексного характера их эксплуатации и глобальных изменений биосферы на современном этапе.

Определены общие закономерности формирования качества среды водоемов и водотоков в условиях их интенсивной эксплуатации.

На основании результатов, полученных в ходе многолетних исследований экологического состояния различных водоемов России и изучения последствий эксплуатации их ресурсов, а также комплексного анализа зарубежных данных по этим проблемам, разработана методология контроля качества водной среды.

Впервые исследованы основные причины и характерные особенности экологического кризиса в сфере водопользования и водопотребления России. В предлагаемой стратегии выхода из кризиса определены основные механизмы ее реализации, выделены приоритетные направления практической деятельности по сохранению и восстановлению водных ресурсов России.

Научно обоснована необходимость принципиального пересмотра методологии оценки водных ресурсов, которые на современном этапе развития технологии следует включить в категорию реально невосполнимых ресурсов.

Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы в следующих областях практической деятельности:

- для разработки природоохранных нормативов;

- при организации экологического мониторинга водных объектов;

- при проведении экологической экспертизы проектов, связанных с эксплуатацией водных ресурсов;

- при проведении экологического аудита промышленных и бытовых объектов;

- при проектировании новых водных объектов;

- для создания систем контроля и управления экологического состояния водных объектов.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДНОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Не смотря на то, что термин «качество среды» употребляется весьма широко, его экологически обоснованное определение в настоящее время еще окончательно не установилось. Вместе с тем, этот аспект имеет немаловажное значение. В зависимости от того, какой смысл вкладывается в понятие «качество среды», зависят критерии, по которым это качество в дальнейшем оценивается (Абакумов, Семин, 1986; Семин, 2001а-б; Семин, 2002). Таким образом, это не просто семантическая проблема, а краеугольный камень, являющийся основой принципов управления и контроля экологического состояния природных объектов. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению основного материала необходимо остановиться на некоторых вопросах терминологии.

В принятом в декабре 2001 г. Федеральном законе «Об охране окружающей среды» приводится следующее определение (статья 1): «качество окружающей среды - состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью». Очевидно, что подобная трактовка носит весьма неопределенный характер и малопригодна для выработки конкретных решений. Поэтому обоснование концепции необходимо начать с осмысления этого термина.

При определении понятия «качество» вольно или невольно приходит на ум и связанное с ним понятие «количество». В.И. Даль (1905) весьма просто определил различие и связность смысловой нагрузки этих понятий: «Количество означает счет, вес и меру на вопрос «сколько». Качество на вопрос «какой» поясняет доброту, цвет и другие свойства предмета». Одно из двух толкований понятия «качество» в словаре С.И. Ожегова (1981) гласит: «То или иное свойство, достоинство, степень пригодности кого- или чего-нибудь». Ключевым в определениях В.И.Даля и С.И.Ожегова выступает слово «свойство», которое раскрывает выверенное временем содержание термина «качество», которое отражает устойчивое взаимоотношение элементов объекта, характеризует его специфику. Таким образом, «качество» определяется свойствами, а свойства — содержанием, структурой образующих (слагающих) объект элементов.

Другой важный объяснительный аспект термина «качество» связан с трактовкой его как понятия относительного, а не абсолютного. Это означает, что понятийное содержание термина «качество» рассматривает «свойство» не само по себе (как особенности физического тела), а по отношению к предназначению объекта («степень пригодности кого- или чего-нибудь» для чего-то по отношению к чему-то). Иными словами, оно должно быть соотнесено к запросу, потребности, заказу, чтобы стать «оцененным» человеком свойством с позиций желательности для некоторых конкретных целей.

Человек как бы «извлекает» из объекта ряд полезных для него свойств, сопоставляя их с какими-то мнимыми, но желательными или в действительности существующими нормами, образцами, эталонами, которые заведомо удовлетворяют его для реализации конкретных целей. Равным образом вода обладает разным качеством в зависимости от ее использования: как среда обитания для рыб, для поливки улиц во время жаркой погоды, в производстве стали или как основа для приготовления химических растворов.

Итак, можно резюмировать, что качество есть «достоинство» объекта, которое используется человеком в зависимости от его целей, и, следовательно, именно человек оценивает эти «достоинства» — желательно для «извлечения» отдельных свойств в соответствии со своими запросами. Вполне очевидно, что оценивать качество можно по одному или нескольким критериям, нормированным по каким-то правилам (шкалам), позволяющим оценить (посредством сравнения с эталоном) достоинства реальных свойств с ожидаемыми.

Н.Ф. Реймерс и А.В. Яблоков (1982) определяют «качество окружающей среды» как «степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов». Степень соответствия устанавливается зависимостью самочувствия, реакции, комфортабельности человека от состояния природных условий, т. е. качества окружающей среды.

Среда оценивается как здоровая (или комфортная) при оптимальных (благоприятных) взаимоотношениях человека (или каких-либо других форм жизни) со средой, когда его состояние (в просторечии — здоровье) находится в норме или ухудшается по ряду общепринятых демографических («популяционных») характеристик (рождаемость, смертность, продолжительность жизни и т. д.).

Среда рассматривается как нездоровая (или дискомфортная), если в результате взаимоотношения человека (или любого живого объекта) с ней наблюдаются отклонения в состоянии его здоровья от нормы, т. е. изменяются основные демографические характеристики, приводящие в конечном итоге к снижению численности популяции в пределах местообитания (Семин, 2001а).

Наконец, среда оценивается как экстремальная (или опасная, вредная), когда происходят необратимые изменения в состоянии здоровья популяции, затрагивающие все его основные демографические характеристики, что угрожает существованию популяции (в пределах биотопа) как биологическому виду, отторгая его из популяции (эмиграция) или приводя к гибели (элиминация) (Abakumov, Semin, 1985; Абакумов, Семин, 1986: Семин, 2001а).

Обычно качество среды как степени пригодности для жизни человека (или других популяций) в пределах рассматриваемого биотопа оценивают с помощью сравнения наблюдаемых (измеряемых или регистрируемых) состояний компонентов системы с нормативными шкалами, стандартами биологической, химической, физической чистоты воды, почв, воздуха, отражающими содержание в них инородных или токсических веществ, именуемых загрязнителями. Наиболее распространенным выражением этих нормативных эталонов служит сопоставление реалий состояния с ПДК (предельно допустимыми концентрациями загрязнителей, не оказывающих отрицательного влияния) (Семин, 2002). Существуют также другие шкалы и эталоны состояния (Гапочка, Семин, 1966; Семин, 1967; 2001 б,в; Хромов, Семин, 1972а,б; 1987; Семин, Фрейдлинг, 1978; 1988; Семин, Иголкина, 1983; Кокин и др., 1985; Абакумов и др., 1985; Хромов и др., 1986; Абакумов, Семин, 1987). Но все они, в конечном счете, соотносят состояние «хорошо» или «плохо» для человека (Абакумов и др., 1987; Семин и др., 1991; Семин, 2001а).

Как правило, «ухудшающие состояние» факторы оказываются разной физической и химической природы, различного происхождения и попадают в окружающую среду разнообразными путями. Но все эти воздействия, так или иначе, оказываются порождением технологии, связанной с производством пищи, сооружением и оборудованием жилищ (процесс урбанизации), с получением и освобождением энергии, различными другими видами производства. Главная особенность, сближающая их по характеру воздействия на качество среды в направлении деградации существующих природных систем, связана с тем обстоятельством, что человек по ряду объективных, но в основном субъективных социальных причин не уничтожает «технологические отходы». То есть, не преобразует отходы в экологически безвредные компоненты среды, которые могли бы снова включиться в кругооборот веществ. Результатом этого являются не только локальные очаги загрязнения, но и значительно более опасные (с точки зрения дальнейшей перспективы) явления, обусловленные нарушением биогеохимических циклов. Между тем по уровню достигнутых технологических возможностей человек вполне способен решать данные проблемы уже сегодня. Но этого не происходит по причинам труднопреодолимых барьеров — политики, экономики и доктрины свободного рынка, покоящейся на конкурентной основе производимой полезной для человека продукции (Семин, Донская, 2001; Семин, 2002).

В целом, на основе анализа имеющихся к настоящему времени материалов, можно утверждать, что ухудшение качества окружающей среды явилось результатом обострения демографической ситуации, сложившейся ныне в биосфере, для которой наиболее типичными оказались процессы некомпенсируемых расходов ресурсов, необходимых для комфортного существования человека на Земле, и вследствие этого прогрессирующее загрязнение биосферы отходами несовершенных господствующих технологий, использование которых угрожает существованию человека как биологического вида (Семин, 2001а).

Понятие качества воды неотделимо от способа ее использования: по-видимому, невозможно определить, что такое «хорошая или плохая» вода вообще вне зависимости от того, для какой цели она предназначена (Абакумов, Семин, 1984; 1986; АЬакитоу, Бетт, 1985; Семин, 2001 в). Следовательно, и требования к показателям качества вод для того или иного вида водопользования существенно различны. Принципиально отличается и сам набор таких показателей. Так, для орошения сельскохозяйственных угодий первостепенное значение имеет общее содержание солей, соотношение в воде отдельных катионов и щелочность (Семин, Рассашко, 1983). А для оценки качества воды, расходуемой на производство бумаги, основное внимание обращают на цветность, содержание взвесей, железа и органических веществ (Абакумов, Семин, 1986). Наконец, при оценке достоинств воды, предназначенной для полива улиц, существенны ее санитарные показатели (коли-титр, содержание яиц гельминтов и другие санитарно-гигиенические показатели).

При всем разнообразии этих требований вода всегда рассматривается как исходное сырье для того или иного технологического процесса, в связи с чем и устанавливают специальные стандарты, сопоставление с которыми и определяет качество воды для нужд человека. Только тогда, когда все анализируемые показатели качества (отдельные свойства) оказываются в пределах, допускаемых ГОСТом, вода может считаться годной к употреблению. При этом принимают, что все рассматриваемые показатели качества одинаково важны для суждения о годности воды для того или иного назначения.

Однако реально следуют несколько иной логике, ранжируя показатели по степени их влияния на качество воды. При этом зачастую поступаются «второстепенными» показателями для обеспечения наивысшего качества по важнейшим «первостепенным» показателям качества. Так, чтобы обезвредить патогенную микрофлору в питьевой воде, можно хлорировать воду, что явно ухудшает ее вкусовые качества. Подобные допущения, несомненно, отражают превалирующий в настоящее время «субъективный», антропоцентрический подход в оценке качества.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД

В настоящее время основным свойством, определяющим «качества» загрязнителей, принято считать их вредность по отношению к человеку, отдельным сельскохозяйственным организмам (растениям и животным), биотической компоненте экосистемы или к биосфере в целом. Иными словами, вредность рассматривается, как свойство загрязнителей вызывать нежелательные, опасные или губительные изменения в живом. В свою очередь вредность определяется на основе ряда критериев, относящихся к свойствам загрязнителей. К их числу следует отнести (Семин и др., 1988; Семин, 2001а-в; 2002; Семин, Донская, 2001):

1. Потенциальную токсичность, устанавливаемую в токсикологических экспериментах.

2. Стойкость загрязнителей в окружающей среде, связанную с их химическим и физическим строением, и биологической устойчивостью в процессах самоочищения.

3. Биоаккумулятивность, то есть способность накапливаться в тканях и органах живых организмов.

4. Повсеместность и распространенность загрязнителей в окружающей среде, обусловленную их миграционной способностью.

5. Масштаб «производства» их человеком, связанный с их долевым содержанием в отходах промышленности и сельского хозяйства.

Совокупность названных критериев позволяет ранжировать загрязнители и, следовательно, установить их приоритет для нужд контроля за состоянием окружающей среды и организации санитарно-эпидемиологического надзора. На основе классификации загрязнителей по степени их относительной вредности можно составить перечни веществ и соединений, по отношению к которым осуществляется оценка степени ущерба и риска в рамках национальных и международных программ.

Однако обоснованность ряда критериев для установления приоритетности загрязнителей по степени их вредности порой наталкивается на трудности чисто методологического характера. Главными из них являются различия: в методах оценки загрязнений; регламенте и стандартизации сбора материала; обработке и использовании накопленной информации; способах оценки экономического и экологического ущерба природной среде (табл. 1). Определенные трудности создают также несогласованность характера и масштабов превентивных мер, разрабатываемых правительственными органами. В результате всего этого единого взгляда ученых при выборе стратегии и тактики по организации мер борьбы с вредными последствиями загрязнений, как правило, не существует.

14

Таблица 1. Сравнение оценок качества вод, выполненных гидрохимическими и гидробиологическими методами.

Характеристика Назначение характеристики Представительность

Химическая Биологическая

Точность Оценка концентрации загрязняющего вещества Хорошая Плохая

Разрешающая способность Тип загрязнения Хорошая Плохая

Надежность Представительность пробы Плохая Хорошая

Измерение воздействия Есть Есуь

Стоимость — Относительно высокая Относительно низкая

По этой причине перечни вредных веществ, содержащиеся в различных национальных программах и законодательствах, международных конвенциях и соглашениях, которые включают загрязнители «первостепенной важности» (приоритетность контроля), существенно варьируют в зависимости от разных целей и конкретных ситуаций, которые складываются в тех или иных регионах биосферы (Семин и др., 1988; 1991; Семин, 2001а; 2002).

Так, в России, учитывая масштабы ее территории и разнообразие условий, при массовых наблюдениях за состоянием пресноводных систем вполне оправданы редукционистские программы исследований (Абакумов, Калабеков, 2002), позволяющие наиболее экономно и достаточно эффективно использовать ограниченные материально-технические средства (табл. 2).

Таблица 2. Классификатор качества вод суши по гидробиологическим показателям.

Класс вод Качество вод Зообентос Фитопланктон, зоопланктон, перифитон Микробиологические показатели

Относительная численность олигохет, %от общего количества донных организмов Биотический индекс Индекс сапроб- ности по Пантле и Букку (в модификации Сладечека) (А) Общее кол-во бактерий, млн. кл./мл (Б) Сапрофитные бактерии, тыс. КЛ./МЛ А/Б

I Очень чистые 1-20 10-8 <1,0 <0,5 <0,5 > 10J

П Чистые 21-35 7-5 1,1-1,5 0,6-1,0 0,6-5,0 > 10J га Умеренно загрязненные 36-50 4-3 1,6-2,5 1,1-3,0 5,1-10,0 ioMoJ

IV Загрязненные 51-65 2-1 2,6-3,5 3,1-5,0 10,1-50,0 <10¿

V Грязные 66-85 1-0 3,6-4,0 5,110,0 50,1-100,0 <10¿

VI Очень грязные $6-100 или макробентос отсутствует 0 >4,0 >10,0 > 100 <10z

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДНОЙ СРЕДЫ И СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Экосистема обладает множеством параметров, характеризующих состав образующих ее элементов; структуру связей элементов; их функционирование. Независимо от того, ставим мы эксперимент или оперируем результатами натурных наблюдений, нам приходится ограничивать число переменных (характеристик состояния экосистемы), сознательно или непреднамеренно используя критерии их сравнительной важности для целей, предусмотренных программой контроля (АЬакитоу, Бетт, 1985; Абакумов, Семин, 1986; Семин,

2002). В природе единственным критерием важности оказывается выживание вида в экосистеме. Поэтому «лицо экосистемы» в каждый момент времени всегда отражает некий итоговый результат воздействия окружающих условий на состав и структуру биоценоза как биотической компоненты экосистемы. Природа как бы непрерывно ставит эксперименты на выживание видов в пределах биоценоза, отчего набор организмов биоценоза характеризует видовое богатство экосистемы, и является индикатором условий, формирующих в течение предшествующего времени облик экосистемы. Именно причинно-следственная связь условий с обликом сообщества (набором видов, представленных определенными количественными соотношениями численностей) стимулировала применение в гидробиологии для оценки степени загрязненности водной среды разнообразные модификации метода индикаторных организмов. В основе данного метода лежит априорное признание, что наличие или отсутствие того или иного организма свидетельствует о качестве природной среды, об изменении ее свойств под влиянием загрязнителей и, наконец, о степени ее вредности для здоровья человека.

В европейских странах наибольшее распространение получила система индикаторных организмов Р. Колквитца и М. Марссона в модификациях С. Зелинки и О. Р. Марвана, Н. Кноппа, Р. Пантле и X. Букка, В. Сладечека и др. (Семин, 2001а). Перспективным для анализа качества вод считается метод Ф.Вудивисса (табл. 3). Достоинство этого метода заключается в том, что в нем объединяются принципы индикаторного значения отдельных таксонов (которых гораздо меньше, чем индикаторных организмов) с принципом уменьшения разнообразия фауны.

Однако как свидетельствуют результаты наших исследований (Семин, Фрейдлин, 1983; Абакумов, Семин, 1984; 1985; 1986), вследствие различий в фауне среднеевропейских и российских водоемов и водотоков использование списков индикаторных организмов требует постоянной корректировки и осторожности, что «всегда остается уделом специалистов высокой квалификации в области систематики и таксономии различных групп беспозвоночных животных» (Винберг и др., 1977). Так, например, во многих регионах России в водотоках не встречается водяной ослик, а гаммариды распространены локально, хотя этим группам в системе Вудивисса уделяется важное место. Существует и другая трудность, вынуждающая корректировать не только списки видового состава, но и дополнять метод индикаторных организмов введением ряда новых показателей, относящихся не к видовому составу сообщества, а к особенностям структурно-функциональной организации сообщества, включающего индикаторные виды.

Таблица 3. Классификация биологических проб или биотический индекс Вудивисса.

Качество воды Индикаторные группы Количество видов индикаторных групп Биотический индекс пс наличию общего числа гр топ

0-1 2-5 6-10 11-15 16

Чистая вода Личинки веснянок > 1 — 7 8 9 16

1 -- 6 7 8 10

Личинки поденок > 1 — 6 7 8 9

1 5 6 7 9

Личинки ручейников > 1 — 5 6 7 8

1 4 4 5 б 8

Гаммарусы — 3 4 5 6 7

Асселиосы — 2 3 4 5 7

Загрязненная вода Тубифициды и(или) личинки мотыля 1 2 3 4 6

Очень фязная вода Все виды отсутствуют Возможно присутствие некоторых организмов, не нуждающихся в растворенном кислороде 0 1 2

Действительно, видовой состав характеризует набор видов в экосистеме, но отнюдь не определяет структуру, которая отражает все многообразие связей (отношений между популяциями) между элементами, образующими экосистему. Поэтому можно утверждать, что основными показателями, дополняющими исключительно индикаторные оценки, служат оценки, относящиеся к процессам, связанным с разнообразием типов и силой взаимодействия между организмами, и к результатам этих процессов, выраженных в соотношениях численностей или биомасс индикаторных популяций, образующих «лицо» биоценоза. В соответствии с тем, как относятся различные показатели к оценкам скорости процессов или к их результатам, эти новые, дополняющие показатели можно разбить на две группы (Семин, 2001а).

Первая группа оценок — это структурные показатели, характеризующие количество биомассы, число видов, соотношение численностей (относительное обилие популяций) и др., а также рассчитанные на их основе разнообразные индексы видового богатства, разнообразия, эквитабильности (выравненности), доминирования, соотношения численностей отдельных таксонов или таксоценов.

Объединение принципа индикаторного значения ограниченного числа таксонов, принципа падения видового разнообразия по мере роста загрязнения водоемов и, наконец, принципа изменения соотношения численностей (и биомасс) животных с разной степенью «фобии» к загрязнению позволяет считать такой подход одним из научно обоснованных способов контроля качества вод.

Вторая группа оценок — это функциональные показатели, которые могут быть выражены производной по времени, то есть как скорость процесса. Эта категория охватывает показатели продуктивности, дыхания, ассимиляции и усвоения веществ и прочих динамических характеристик процессов, осуществляемых в экосистемах. В этом случае исследование отдельных характеристик позволяет интерпретировать их в плане, насколько они «хороши» или «плохи» для функционирования и существования экосистемы.

При этом возникает потребность в способе объединения показателей, одни из которых свидетельствуют о хорошем качестве среды или состоянии экосистемы, а другие — о плохом.

При существующем произволе оценок нормы, способов установления крайних границ «хорошего» и «плохого» вряд ли можно выработать какую-либо одну систему, которая будет лучше всех прочих и которой следовало бы отдать предпочтение при анализе состояния экосистемы (АЬакитоу, Бетт, 1985; Семин, Донская, 2001; Семин, 2002). В зависимости от поставленных целей и местных особенностей способы оценки в каждом конкретном случае могут варьировать. Но число принципов, положенных в основу способов оценки, не может быть большим. Из общих соображений можно полагать, что все они в большей или меньшей мере будут касаться особенностей структурно-функциональной организации экосистемы или ее живой компоненты — биоценоза. Базовым принципом подобного методологического подхода является суждение о том, что целостность экосистемы обусловливается особенностями ее организации, лежащих в основе ее «запаса прочности» (устойчивости) при эксплуатации их человеком. Следовательно, именно оценка структурно-функциональной организации водной экосистемы является унифицированным критерием экологического состояния водного объекта.

Действующим законодательством в Российской Федерации предусмотрена следующая схема показателей определения понятия «Качество окружающей природной среды». Качество окружающей природной среды — это такое состояние экологических систем на Земле, при котором обмен веществ и энергии внутри природы, с одной стороны, и между природой и человеком, с другой — не остается неизменным, а находится в постоянном изменчивом равновесии, то есть в варьируемых соотношениях. В соответствии с этим в основу унифицированной классификации участков окружающей среды (в том числе и водных объектов) можно положить их деление на следующие основные категории (Семин, 2001а):

1. Экологически благополучные зоны, где структурно-функциональная организация природных экосистем не претерпела заметных изменений. Загрязнение среды и медико-санитарные показатели находятся на фоновом уровне.

2. Зоны экологически повышенного риска. К ним относятся участки, где зафиксирован хронически повышенный уровень захрязнения; устойчивая повышенная антропогенная нагрузка; повышенный уровень заболеваемости населения.

3. Зоны чрезвычайной экологической ситуации. В соответствии с законодательством, к зоне чрезвычайной экологической ситуации относятся официально объявленная часть территории, где четко обозначены процессы разрушения экосистем; частичное истощение флоры и фауны; резкое увеличение заболеваемости и смертности населения.

4. Зоны экологического бедствия. К зоне экологического бедствия относится официально признанная государством часть территории, где присутствуют признаки полного разрушения природы; полное истощение флоры и фауны; уровень заболеваемости и смертности населения значительно выше среднестатистического по стране.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МОДУЛЯЦИИ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОД

Как уже рассматривалось ранее, особенности структуры и функциональных характеристик водных биоценозов в целом, несомненно, более полно отражают качество вод, чем отдельные физико-химические и биотические показатели. Однако их оценка на практике представляет достаточно трудновыполнимую задачу в силу многообразия структурных элементов и связывающих их взаимодействий. При решении этой проблемы мы руководствовались следующими положениями: фундаментальную основу существования биоценозов составляют процессы утилизации энергии и веществ, содержащихся в окружающей природе, процессы извлечения энергии из окружающей среды и превращения экзогенных веществ в биомассу биоценоза. Эти целенаправленные, иерархически организованные, высокоинтегрированные как на организменном, так и на биоценотическом уровнях процессы, в которых участвуют многие ряды мультиферментных систем, обеспечивающих непрерывный обмен веществом и энергией между биоценозом и его средой, представляют метаболизм биоценоза (Абакумов и др., 1988; Абакумов, Калабеков, 2003). Увеличение интенсивности этих процессов может рассматриваться как прогрессивное развитие метаболизма биоценоза — метаболический прогресс биоценоза. Соответственно, уменьшение интенсивности вышеназванных процессов Может рассматриваться как регрессивное развитие метаболизма биоценоза или метаболический регресс биоценоза.

Источники энергии и вещества, которыми располагает биоценоз, составляют его важнейшие жизненные ресурсы. Обеспеченность этими ресурсами биоценоза определяется не только их абсолютным количеством, но и доступностью, и возможностями их утилизации. На изменение обеспеченности важнейшими жизненными ресурсами биоценоз приспособительно реагирует изменением интенсивности и характера своего метаболизма, в частности, путем изменения степени участия в метаболизме биоценоза различных групп организмов: фотолитотрофов, хемоорганотрофов, хемолитотрофов и фотоорганотрофов. Последовательной сменой образующих биоценоз популяций, биоценоз приспособительно реагирует на периодические изменения обеспеченности жизненными ресурсами в течение года. То есть, посредством системы приспособительных регуляторных механизмов биоценоз достигает относительного соответствия своего метаболизма с изменяющимися условиями своего существования, в том числе с изменениями, носящими негативный характер.

Загрязнение окружающей среды оказывает чрезвычайно глубокое воздействие на обеспеченность биоценозов важнейшими жизненными ресурсами (АЬакитоу, Бетт, 1985; Абакумов, Семин, 1986; Семин, 2001а; 2002). В связи с быстрым ростом урбанизации, промышленного производства и интенсификацией сельского хозяйства в водоемы и водотоки поступает дополнительно огромное количество биогенных элементов и органических соединений, тяжелых металлов и прочих загрязнителей. Если большинство из них в малых концентрациях стимулирует увеличение интенсивности метаболизма биоценозов, то в больших концентрациях они подавляют его. Так, многие тяжелые металлы в определенных концентрациях стимулируют увеличение интенсивности метаболизма биоценозов, являясь жизненно необходимыми, поскольку входят в активные центры энзиматических систем (Семин, Иголкина, 1973). Однако в больших концентрациях они вызывают метаболический регресс биоценозов, ингибируя различные биохимические системы в живых организмах и подавляя как процессы новообразования органического вещества, так и процессы его деструкции (Хромов и др., 1985; Абакумов, Семин, 1986).

Анализ изменений, происходящих в биоценозах, позволяет выделить по меньшей мере три общих направления метаболического прогресса, связанных с тремя различными путями изменения экологической структуры биоценозов (Семин, 2001а):

- с усложнением экологической структуры — экологическим прогрессом.

- с упрощением экологической структуры — экологическим регрессом;

- с перестройкой экологической структуры, не ведущей к ее усложнению или упрощению — с экологической модуляцией.

В целом, все изменения экологической структуры биоценозов, связанные с экологическим прогрессом, экологическим регрессом и экологической модуляцией мы называем экологической модификацией.

В тех случаях, когда уровень загрязнения окружающей среды приближается к пределу адаптационных возможностей биоценоза, < метаболический регресс ведет к экологическому регрессу. Если переходы биоценозов из состояния экологического прогресса в состояние экологического регресса, связаны с глубокими качественными перестройками многих биологических процессов, с изменением их направленности, то экологические модуляции, как правило, не связаны со столь глубокими перестройками в экосистеме и во многих случаях отражают очень небольшие изменения в качестве вод (Абакумов и др., 1988). Регистрация таких изменений и представляет наибольший интерес, особенно в фоновом мониторинге, но бывает сопряжена с необходимостью применения весьма чувствительных методов обработки первичной гидробиологической информации. В качестве иллюстрации рассмотрим результаты анализа изменений относительного обилия видов и видовой специфики фитопланктонного сообщества зарегулированной реки, протекающей через городскую территорию (Абакумов, Семин, 1986).

Фитопланктон является одним из важнейших элементов водных экосистем, участвующих в формировании качества вод. С точки зрения развиваемых здесь представлений, индикаторные свойства фитопланктона определяются не только фактом нахождения или отсутствия его определенных видов в водоеме, но и степенью их количественного развития. Поэтому изучение таких статических характеристик, как видовой состав, численность, биомасса, распределение водорослей в водоеме, имеет решающее значение. В средней своей части река подвергается влиянию большого города. Сток реки регулируется водохранилищами, расположенными в верховьях, а также рядом плотин. При изучении индикаторной способности фитопланктона для оценки качества воды была принята нижеследующая схема разделения водотока на участки:

I участок — выше города, где река представляет типичный водоем средней полосы с измененным гидрологическим режимом;

II участок — находится в пределах крупного города, где в реку впадает канал из водохранилища;

III участок — также расположен на городской территории, но несколько ниже по течению. Здесь в реку впадает около 30 притоков, загрязненных уже городскими стоками;

IV участок — расположен ниже города и характеризуется наиболее интенсивными процессами самоочищения;

V участок — расположен еще ниже по течению, вплоть до устья реки.

Основываясь на значениях индекса сапробности, можно утверждать, что исследуемая река на всем своем течении относительно чистая и может быть отнесена к /S-мезосапробной зоне. При этом сапробность ее несколько повышается в черте города, оставаясь в дальнейшем практически постоянной.

Для количественной характеристики видовой структуры сообществ часто применяются параметры различных моделей ранговых распределений. Этот метод был также использован для выявления различий в структуре фитопланктонного сообщества на условно чистых и загрязненных участках изученной реки. Для каждого створа были построены ранжированные ряды для всех обнаруженных видов таким образом, что виду с наибольшей численностью приписывался ранг i = 1, а остальным видам приписывались ранги в порядке убывания их численности в пробе. Для описания полученных ранговых распределений была выбрана модель: где Н — численность вида ранга 0 = 1,., w;, — число видов в пробе), % у— параметры распределения, Коэффициент С определяется условиями нормировки К N

N,

Значения параметров х и Т> х определялись на ЭВМ по программе, составленной Н. А. Смирновым.

Существенные колебания при переходе от одного участка реки к другому испытывал лишь параметр I, значение которого приближалось к 0 по мере приближения к устью реки. Дисперсионное отношение, вычисленное для показателя г, аналогично тому, как это было сделано для индекса сапробности, т. е. отношение дисперсии величины у по створам к средневзвешенной оценке межгодовой дисперсии, был найден равным 8,931. Таким образом, изменение значений параметра у от створа к створу можно считать вполне достоверным. Однако границу выделенных участков, ориентируясь на изменение этого параметра найти не удается, поскольку вариабельность на каждом из створов от года к году довольно значительна. Можно лишь утверждать, что по мере продвижения по течению реки характер рангового распределения видов меняется от гиперболического к экспоненциальному, но, несмотря на существенные изменения видового состава фитопланктона, общая структура его остается достаточно сбалансированной. Иными словами, на каждом из участков реки мы имеем дело с уже сложившимся сообществом микроводорослей, адаптировавшимся к существующему уровню загрязнений.

Таким образом, использование ставших уже традиционными экологических методов не позволило уловить существенной разницы в качестве воды на разных участках реки. Тем не менее, существование факта изменения видовой структуры фитопланктонного сообщества на разных участках реки вынуждает продолжать поиски количественных методов оценки качества воды, используя фитопланктон в качестве индикатора. Для этого мы воспользовались тем обстоятельством, что на исследованной реке достаточно четко можно выделить, по крайней мере, два участка, заведомо резко отличающиеся по уровню загрязненности. Первый участок, несомненно, можно считать условно чистым, поскольку в его пределах отсутствуют какие-либо значительные источники загрязнения. В то же время третий участок, расположенный в черте большого города с высокоразвитой многоотраслевой промышленностью, столь же уверенно можно отнести к категории загрязняемых. Можно ожидать, что различия в видовом составе фитопланктона на этих двух участках будут наиболее показательными и на их основе удастся выделить виды фитопланктона, характерные для условно чистых и загрязненных вод.

Обычно при выделении индикаторных видов ориентируются либо на их наличие или отсутствие в водах определенного типа, либо на различия в их численности и биомассе в водах, отличающихся по качеству. С нашей точки зрения первый подход неоправданно сужает круг индикаторных видов, а при втором подходе существует опасность переоценить значение внешне заметных различий в численности или биомассе, которые могут быть следствием не столько разницы в качестве вод, сколько результатом сезонных изменений, а то и просто случайных флуктуаций, обусловленных, в частности, погрешностями при отборе проб и дальнейшем подсчете клеток.

Для исследованной реки, колебания суммарной численности фитопланктона на каждом из участков от года к году оказываются сравнимы с изменениями от участка к участку (табл. 4). Естественно, что и колебания численности отдельных видов, в особенности массовых, имеют сходный характер. Учитывая это обстоятельство, было решено в качестве характеристики вида, используемой для сравнения состояния на каждом из двух выбранных участков реки, принять ранг этого вида в ранжированном ряду численностей видов, обнаруженных в каждой из проб, взятых на I и III участках реки.

Такой подход в известной мере нивелирует различия, связанные с сезонными и межгодовыми колебаниями общей численности фитопланктона. Если увеличение общей численности клеток водорослей происходит без существенного нарушения структуры сообщества, то ранги видов в этом сообществе должны меняться незначительно.

Таблица 4. Общая численность (млн. клеток/л) фитопланктона в реке в июле 1991-1995 и 1999 гг. (S2{N} - дисперсия).

Участок Год Среднее

1991 1992 1993 1994 1995 1999

I 1,90 1,84 2,61 2,81 3,74 8,50 2,580 0,60235

II 5,55 4,81 5,70 4,29 12,78 7,85 6,626 12,1604

III 8,82 1,89 7,20 2,61 6,27 7,58 5,358 8,9472

IV 5,92 11,62 9,51 5,65 11,67 3,65 8,874 8,7207

V 11,37 8,41 11,40 7,13 12,02 7,87 10,066 4,6651

Иначе говоря, при неизменной структуре сообщества виды, более многочисленные, такими и останутся, как в год неблагоприятный для всего сообщества в целом (когда общая численность фитопланктона будет невелика), так и при ситуации, весьма благотворной для развития планктонного фитоцена.

В связи с этим, больший интерес в данном случае приобретают методы определения слабых экологических модуляций, более тонко отражающих изменения качества вод. Одним из таких методов может быть «метод функции желательности» (Максимов, 1980). В соответствии с методикой построения функции желательности определенному значению ранга каждого из двадцати выделенных нами видов фитопланктона необходимо придать некоторое условное число — значение желательности.

Полученные результаты убеждают в том, что примененный показатель качества воды в исследованной реке существенно превосходит по чувствительности исследованные нами выше традиционные показатели. На каждом из участков его колебания от года к году несоизмеримо меньше изменений, наблюдающихся при перемещении вниз по течению реки (табл. 5).

Среднее взвешенное значение межгодовой дисперсии 32{Е>}, определенное по данным табл. 5, составляло 8,0313 10'4, тогда как дисперсия О по створам 82„{0} = 0,018243, что в 22,7 раза больше, чем дисперсия 82{0}. Вариабельность индекса сапробности по створам превышала межгодовые изменения лишь в 2,9 раза, а для величины у— в 8,9 раза.

Таблица 5. Обобщенная желательность О.

Участок №№ Год створов 1991 1992 1993 1994 1995

I 3 0,71 0,70 — — 0,54

4 — 0,72 0,74 0,59 0,57

5 0,67 0,69 — 0,61 —

6 0,55 0,58 0,70 0,64 0,61

7 0,59 0,52 0,63 0,57 —

II 8 0,48 — — 0,27 —

9 -- 0,50 0,40 0,33 0,51

10 0,29 0,45 0,37 0,31 0,61

11 0,28 0,42 0,46 0,32 0,50

III 12 0,25 0,23 0,25 0,28 —

13 0,27 0,23 0,26 0,27 0,50

14 0,28 0,24 0,29 0,29 0,45

15 0,26 0,26 0,25 0,25 0,35

IV 16 0,29 0,32 0,29 0,36 —

17 0,30 0,31 0,34 0,41 0,35

18 0,31 0,32 0,30 0,33 0,41

19 0,30 0,31 0,32 0,33 0,40

20 0,32 0,32 0,31 0,36 0,34

V 21 0,31 0,32 0,39 0,38 —

22 0,31 0,35 0,40 0,38 -

23 0,37 0,34 0,39 0,34 —

24 0,37 0,35 0,37 0,35 0,42

Таким образом, рассмотренный выше пример, указывает на высокие разрешающие возможности биоиндикации качества вод по экологическим модуляциям, значительно превышающие разрешающие возможности традиционных методов, а также - на достаточную чувствительность функции желательности» для определения даже слабых экологических модуляций

ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, СВЯЗАННОЙ С ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ИЗМЕНЕНИЕМ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

В связи с всеобщим ухудшением качества водной среды требования к эксплуатации водных объектов и их режиму со стороны многих водопользователей за последние годы существенно возросли. При этом возникла необходимость охраны не только источников воды, но и водного режима на прилегающих территориях водосборных бассейнов.

В России накоплен большой опыт работ по водообеспечению и комплексному использованию водных ресурсов. Обобщая этот богатый опыт, а также обширный материал, полученный автором в ходе многолетних исследований экологии различных водных объектов (Семин, 2001а,б; 2002), можно выделить ряд основных принципов для основных водопользователей требования к качеству воды служат решающим фактором выбора источников и технических решений по водообеспечению, а часто и по размещению самих водопотребителей; пользование водой одним из потребителей чаще всего затрагивает интересы других партнеров; решение задач по удовлетворению потребностей в воде нельзя рассматривать изолированно от других пользователей независимо от водного баланса территории и долговременных перспектив их развития; в качестве «потребителей» пресной воды выступают многие крупные внутренние озера и моря, режим которых, биологическая продуктивность и условия использования других природных ресурсов в решающей степени зависят от притока пресных речных вод; важное значение в решении задач водообеспечения на современном этапе приобретают поиски путей всемерного снижения водопотребления всеми пользователями и исключения источников загрязнения водных ресурсов; все возрастающая необходимость управления водным режимом почв на больших территориях (богарные, осушаемые и орошаемые сельскохозяйственные земли, лесные массивы, парковые территории) предъявляет новые требования к сложившимся водным системам и объектам, к перспективам их развития (в частности увеличивается роль мелкой гидрографической сети); возрастают требования к повышению надежности водообёспечения, что приводит к необходимости увеличения степени зарегулирования водных ресурсов (поверхностные и подземные водохранилища, водохранилища в устьевых областях рек) и создания крупных маневренных водохозяйственных систем с несколькими источниками воды.

Необходимо выделить принципиально новый аспект экологических проблем, связанных с эксплуатацией водных ресурсов, отличающий современный этап развития человеческой цивилизации от предшествующих. Если ранее решение задач водообеспечения достигалось созданием отдельных водохозяйственных объектов (водохранилища, каналы, насосные станции и т. д.), то в последние десятилетия основой решения этих задач стало создание и развитие крупных водных систем, объединяющих десятки и сотни различных сооружений, крупные речные водотоки, каналы, водохранилища в единые системы, эксплуатируемые человеком. Известны крупнейшие водохозяйственные системы: Волги, Дона, Иртыша, Ангары и др. Основой таких систем, как правило, становится крупная река с каскадом водохранилищ и каналами для перераспределения речного стока.

Главная особенность водохозяйственных систем — неопределенность размеров водных ресурсов для планируемого периода управления, а отсюда особая сложность управления ими. Преимущество крупных водохозяйственных систем состоит в гарантированности обеспечения водой потребителей. Этому способствует объединение в одной системе источников воды из различных природных зон и несовпадение максимумов в потреблении воды в разных районах в разное время. С другой стороны управление такими системами выдвигает ряд новых задач (в том числе и природоохранного плана) в частности, необходимость заблаговременного прогноза запасов водных ресурсов и водопотребления, высокую оперативность управления водопотреблением, создание методов экономической оценки режимов управления водопотреблением и выбора оптимальных режимов в условиях дефицита водных ресурсов, а также в различных экстремальных ситуациях.

Особо следует остановиться на проблеме экологических интересов самих производственных объектов (Серов, 2000; Суздалева и др., 2002). В России, эти интересы, как правило, игнорируются. Экологические исследования деятельности промышленных объектов проводятся по принципу, может ли рассматриваться деятельность предприятия как фактор ухудшения качества окружающей среды? Например, при оценке экологического состояния водоемов, использующихся для технического водоснабжения АЭС главным направлением экспертной деятельности является определение вреда (реального или потенциального), наносимого атомной электростанцией этому водоему, а соответственно и всем более мелким водопользователям. При этом, априорно принимается, что крупный производственный объект наносит такой вред качеству водной среды, на фоне которого воздействие других видов деятельности значения не имеют. Но, как показывает опыт практической работы, это далеко не так. При ухудшении качества вод водоема-охладителя по вине других хозяйствующих субъектов атомная электростанция может понести значительный материальный ущерб. Так, загрязнение воды бытовыми стоками вызывает образование на поверхности теплообменной аппаратуры так называемой "биопленки", состоящей из бактерий и выделяемой ими слизи. При толщине этой пленки всего 0,1 мм теплопередача снижается более чем в 4 раза, результате чего АЭС, использующие загрязненную воду, несут значительный экономический ущерб. Следовательно, даже такой экологически опасный производственный объект как АЭС при правильной организации системы экологического контроля может быть заинтересован в его результатах.

УПРАВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Уровень развития науки и производительных сил сегодня позволяет достаточно эффективно решать вопросы управления запасами природных вод. Необходимым условием этого является разработка научных основ комплексных мероприятий, которые стали бы составной частью решений по рациональному природопользованию в стране. В качестве основных направлений решения этой проблемы следует выделить следующие (Семин, 2001а; 2002):

1) исследование закономерностей водообмена и формирования водных объектов;

2) исследование водных объектов как элементов окружающей среды;

3) разработка теории и методов управления режимом и ресурсами водных объектов.

Очевидно, что развитие теории и методов управления экологическим состоянием водных объектов не может основываться на особенностях процессов в системе «человеческое общество - окружающая среда», наблюдающихся только в настоящий момент. Несомненно, следует учитывать и динамику дальнейшего развития этих взаимодействий. С этой точки зрения наиболее актуальным является анализ и учет тенденций, основанных на научно-обоснованных прогнозах о климате будущего. В связи с этим необходимо оценить водный баланс будущего с учетом возможных изменений климата, которые могут быть связаны с естественными и антропогенными процессами.

Сейчас нет достаточно веских оснований для точного прогноза направленных естественных изменений основных климатических характеристик на ближайшие несколько десятков лет. Отсутствуют и удачные примеры детерминистических прогнозов этих характеристик заблаговременно на период более года. Теоретические исследования естественной изменчивости климата и стохастический анализ данных наблюдений за гидрометеорологическими характеристиками не дают достаточных оснований для предположения о том, что на протяжении ближайших нескольких десятков лет климатическая система и, в частности, естественный речной сток будут нестационарными. Вместе с тем, проблема естественной стабильности современного состояния климатической системы требует дальнейшего изучения.

Как показывает анализ собственных и литературных данных, основными потенциальными факторами антропогенных изменений климата, способными в наибольшей степени повлиять на экологическое состояние водных объектов, являются (Безносов, Суздалева, 2000; Семин, 2001а; Абакумов, Калабеков, 2002):

- изменения снежного покрова в результате его загрязнения;

- увеличение интенсивности теплового загрязнения водоемов в урбанизированных районах;

- изменение характера почв в результате уменьшения растительного покрова, нарушения традиционного характера землепользования и т. п.;

- изменения гидрологической структуры водных объектов на поверхности суши.

Другим важным направлением развития концепции контроля и управления экологическим состоянием водных объектов является анализ региональных аспектов водопользования. Очевидно, что характер и масштабы воздействия человеческой деятельности на водные объекты в различных ландшафтно-географических и экономических зонах существенно отличаются. Поэтому, наряду с разработкой общих принципов управления и контроля, необходима разработка «механизма адаптации» этой системы к разнообразным местным условиям. При этом данная адаптация не должна нарушать общих концептуальных принципов. В противном случае вместо общей концепции управления, возникнет система несогласованных региональных программ, не позволяющих осуществлять эффективный контроль качества вод любых сколько-нибудь значительных водных систем.

Как показывает опыт нашей работы, адекватно оценить любые региональные аспекты проблемы управления водами можно, если рассматривать ее в целом, независимо от пространственных масштабов исследуемого региона (Семин, 2001а). При этом важно исходить из соображений о влиянии этих мероприятий на условия взаимного обмена вод суши, их единства, определяющей роли водного режима в изменении состояния природной среды и биосферы в целом.

Исследование возможного вмешательства в режим водного источника (строительство водозаборного сооружения, водохранилища, транспортного шлюза, забора воды для хозяйственных целей) позволяет подойти к экологическому прогнозу возможных изменений природной среды и обоснованию рациональных мер по использованию природных ресурсов, их охране и воспроизводству. При исследованиях и в процессе такого анализа следует обязательно учитывать следующие факторы:

Во-первых, неизбежность определенных изменений природной среды без водохозяйственных мероприятий. (В практике рассмотрения многих проблем это получило название нулевого варианта.)

Во-вторых, сложные многообразные связи, обусловленные взаимовлиянием отдельных процессов, единством природно-хозяйственной системы в целом.

В-третьих, необходимость выявления пороговых ситуаций, при которых создаются условия для скачкообразных качественных изменений в водном режиме, водной среде, в природных процессах в целом, наконец, в условиях жизни человека (например, формы трофности водоема, потеря устойчивости стратификации гидрофизических характеристик, смена мелиоративного режима или направленности почвообразовательного процесса). При этом важно оценить последующую обратимость или необратимость таких процессов, меры для их предотвращения или изменения и время для восстановления нужного режима водной среды водоемов или территорий.

Результаты многолетних исследований позволили детально рассмотреть региональные особенности проблемы водообеспечения и подойти к задачам исследований по проблеме управления состоянием водных объектов в целом, в том числе и на международном уровне (Семин, 2001а; 2002; Семин, Донская, 2001).

При всем разнообразии средств управления водным режимом и разной степени использования вод в отдельных районах страны можно наметить общие принципиальные пути подхода к решению водных проблем, которые на данном этапе определяют судьбу водных ресурсов, эффективность водообеспечения и водопользования, состояние природной среды и условий жизни общества. Приоритетными следует считать максимально возможное сохранение природных процессов и условий формирования естественных водных ресурсов; прекращение или, по крайней мере, сокращение сбросов и тем самым снижение уровня загрязнения речных систем, водоемов, подземных вод; совершенствование режимов водопотребления и водопользования.

ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО

ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Для того чтобы дать определение «управлению природопользованием» как особой формы деятельности по организации природоохранных мероприятий, необходимо, прежде всего, дать анализ уже существующего объекта управления — самой системы охраны среда.

Исторически определения понятий «охрана среды», «природопользование», «охрана природы», «природоохранные мероприятия» зависели от понимания задач в области взаимоотношений с природой, от изменения в общественных отношениях, роста вмешательства человека в природные процессы. Параллельно с этим менялись и системы природоохранных мероприятий.

Сформулированное в XIX в. понятие «охрана природы» первоначально относилось лишь к охране живой природы, что было реакцией на хищническое истребление животных и растительности. Осознание ограниченности минеральных и энергетических ресурсов, вызвало появление такого направления, как «рационализация использования ресурсов». Существование множества фактически взаимодополняющих видов деятельности по совершенствованию отношений человека с природой приводит к тому, что различные авторы понимают «охрану среды» и другие понятия неодинаково, что проявляется не только в терминологии, но и в усложнении самих мероприятий по охране среды — таких, как учет и контроль, статистика, управление, финансирование. Становится все более ясным, что необходим переход — и не только терминологический — от «охраны среды», ориентированной в основном на элиминацию уже нанесенного природным комплексам ущерба, к «рациональному природопользованию», как системе устойчивых долговременных отношений человека с природой, основанной на понимании их и ориентированных на превентивные мероприятия, нацеленные на предотвращение нанесенного ущерба.

Следовательно, система «охраны среды» (в широком смысле этого слова) или «природопользования» включает следующие функции:

1)охрана живой природы;

2)улучшение живой природы;

3)борьба с загрязнением;

4)рациональное использование минеральных и энергетических ресурсов;

5)создание новых видов технологий, препятствующих загрязнению и разрушению окружающей среды,

6)научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по природопользованию (создание безотходных технологий);

7)разработка системы отношений «общество-природа»; организационно-экономический механизм природопользования.

Таким образом, понятия «охрана среды» и «природопользование» включают различные аспекты: организационный, экономический и законодательный.

В области организационной можно выделить меры по созданию и совершенствованию системы органов, занятых охраной среды, их функций. Сюда же входят: контроль за состоянием окружающей среды, соблюдением установленных стандартов по выбросам, комплексная экспертиза и оценка проектов нового строительства и освоения территории, подготовка кадров для служб охраны среды, создание системы биологического мониторинга.

Экономическую область составляют механизм обеспечения экономической заинтересованности предприятий и организаций в охране среды и комплексном использовании ресурсов. Таким образом, экономика природопользования занимается не только проблемами охраны природы (в том смысле, который вкладывают в это понятие специалисты-экологи в биологии, географии и других науках), но и главным образом вопросами совершенствования всей системы производственных отношений, хозяйственного механизма.

Непременным условием рационального водопользования является его перспективное планирование. В качестве главного направления этой деятельности можно рассматривать экологическое обоснование проектной документации и процесс ее экологической экспертизы. Разработка данных процедур в настоящее время еще далека от завершения. Ряд аспектов экологического обоснования проектов рационального водопользования с одной стороны нуждается в более глубокой проработке и детализации, с другой стороны - сама процедура должна быть унифицированной, одинаково пригодной как для различных водных объектов, так и для оценки различных видов водопользования на них. Осуществить эти задачи можно только на основании общей концепции контроля качества водной среды, разрабатывавшейся нами на протяжении ряда лет (Семин, 2001а; Семин, 2002). В качестве иллюстрации рассмотрим в основных чертах проект водохранилища, который должен удовлетворять практически всем положениям рационального водопользования и практически не наносит ущерба окружающей среде. В основу концепции положены два основных принципа:

1. Целесообразность реализации проекта для данного региона с учетом природной и социально-экономической специфики этого региона. Иными словами должна быть решена сложная многоплановая задача увязки природных условий (водность, режим стока, климатические условия), нужд отраслей хозяйства, социально-культурных потребностей и охраны окружающей среды.

2. Комплексность анализа возможных экологических последствий. Создание водохранилищ и регулирование ими стока влечет за собой изменение окружающей среды на обширных территориях, иногда удаленных от водохранилищ на многие сотни и даже тысячи километров. (Например, вниз по течению реки это влияет на изменения в русловом режиме, а также на процесс формирования дельт рек и взморья.) Поэтому прежде чем принять решение о создании водохранилища, необходимо провести тщательный анализ всех сторон этой проблемы, чтобы с позиций охраны среды можно было учесть возможные отрицательные последствия реализации проекта.

В соответствии с этим для выработки экологического обоснования можно предложить следующую унифицированную схему исследования и оценки возможных экологических последствий (рис. 1):

I. Изменение климатических условий а зоне водохранилища связано с увеличением теплозапаса при образовании крупного водоема. При этом среднегодовые температуры, летние и зимние, могут изменяться на несколько градусов, увеличивается испарение и, следовательно, повышается влажность воздуха, возникают туманы. Это существенно влияет на структуру растительного и животного мира в зоне водохранилища.

Рис. 1. Факторы, влияющие на окружающую среду при создании водохранилища

II. Влияние на геологические процессы. Создание водохранилищ способно усилить сейсмические процессы в прилегающих к ним районах.

Так, изменение сейсмичности наблюдается и на созданном в Таджикистане Нурекском водохранилище (Семин, 2001а). До его заполнения в районе случалось 3-4 небольших землетрясения в декаду, а сейсмичность района оценивалась в 8-9 баллов. При заполнении водохранилища в 1972 г. сейсмичность резко повысилась: в радиусе 5 км число слабых землетрясений увеличилось в несколько раз, а когда уровень воды повысился на 100 м, их число возросло до 30-40 в декаду. Причины этого заключаются в том, что создание крупных водохранилищ, накопление воды в короткий период изменяют условия разгрузки пластовых напорных и инфильтрационных подземных вод под ложем водохранилища, что существенно меняет геодинамику района вследствие возбуждения мелкофокусных техногенных землетрясений. Поэтому необходимо учитывать сейсмичность района предполагаемого строительства водохранилища для обоснованного выбора оптимальных размеров его площади.

Следует отметить, что не только заполнение водохранилищ, но и любые перемещения больших масс воды как поверхностных, так и подземных, может приводить к нежелательным тектоническим последствиям.

Ш. Изменение качества воды. На первых этапах существования водохранилища основным источником ухудшения качества воды является недостаточная подготовка затапливаемой территории. Если ложе водохранилища плохо подготовлено (оставлены пахотные площади, луга, участки с кустарниками), то после заполнения в водной массе увеличивается потребление кислорода на окисление органики (табл. 6). Как следствие этого процесса в водохранилище может наблюдаться дефицит кислорода, накопление биогенных элементов (азота, фосфора), вызывающее цветение воды и другие нежелательные явления.

IV. Влияние водохранилищ на изменение биологических показателей. Зарегулирование стока и связанное с этим изменение физико-химических условий вызывает ухудшение состояния водных экосистем (Абакумов, Семин, 1986), в частности, наблюдается: а) увеличение численности, биомассы и разнообразия нефотосинтезирующих микроорганизмов — бактерий, грибов, что приводит к интенсификации потребления кислорода, накоплению в воде разнообразных органических соединений, в том числе ароматических (запахи, привкусы) и токсических (Тапочка, Семин, 1966); б) увеличение биомассы планктонных и перифитонных водорослей, что ухудшает качество воды, затрудняет водоподготовку (Семин, 1967; 2001а; Семин, Рассашко, 1983; Хромов и др., 1985); в) увеличение роста макрофитов, что ведет к заболачиванию литоральных зон, обогащению воды растворенными органическими веществами, уменьшению содержания кислорода в придонных зонах зарослей (Семин, Фрейдлинг, 1985); г) уменьшение видового разнообразия экосистемы и как следствие - ее упрощение, падение численности и биомассы биологически ценных видов. В итоге это нарушает процессы самоочищения, накапливается избыточный запас органического вещества, заиливается ложе водоемов (Хромов и др., 1986; Семин и др., 1988).

Таблица 6. Потребление кислорода на участках затопленной площади.

Участок затопленной площади Потребление кислорода, 02 кг/га в сутки

Некошенный луг 18-24

Скошенный луг 12-17

Луг после зимовки 6,8

Необрабатываемый после зимовки болотный луг 16,4

Пахотный слой грунта 0,74-1,7

Хвойный гумус 1,9

Лесные участки с травой и кустарником 36-48

V. Влияние водохранилищ на земельные ресурсы включает постоянное затопление земель, сельскохозяйственных угодий под водохранилище, временное (периодическое) затопление при паводковых накоплениях и последующую сработку уровня, повышение уровня грунтовых вод и выход таких земель из сельскохозяйственного пользования.

Степень отчуждения земельных ресурсов обусловлена морфометрией региона, его географическими особенностями. Например, горное Нурекское водохранилище (Таджикистан) практически не повлияло на земельные ресурсы, в то время как большинство водохранилищ равнинной зоны поглотили большое количество ценных земель (Семин, 2001а). К их числу следует отнести, прежде всего, водохранилища волжского и днепровского каскадов.

VI. Влияние водохранилищ на абразивные процессы береговой линии. Переформирование берегов — их обрушение — может захватить большие площади. При этом теряются ценные земли, встает проблема переноса капитальных строений, шоссейных и железнодорожных коммуникаций, расположенных вблизи водохранилищ.

КОНЦЕПЦИЯ ЗАЩИТЫ ПРИРОДНЫХ ВОД РОССИИ И СТРАТЕГИЯ ВЫХОДА ИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА В СФЕРЕ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Комплексный анализ современного состояния водных ресурсов Российской Федерации свидетельствует о том, что общий уровень антропогенной нагрузки и их использования на них уже сейчас близок к предельному (Семин, 2001а). Во многих случаях наблюдаются явные признаки деградации водных объектов. При сохранении современных тенденций освоения водных ресурсов их хозяйственно-бытовой, социальный и рекреационный потенциал может быть утрачен за несколько десятилетий.

На основе анализа современного состояния природных вод России можно выделить основные причины экологического кризиса водных объектов. Исходные положения базируются на рассмотрении гидросферы как интерактивной части глобальной системы биосферы и признании в качестве основной функции природных вод жизнеобеспечение всей биоты как живой компоненты биосферы.

Характеристика современного состояния водных ресурсов России.

Среди наиболее острых экологических проблем особое значение приобрела проблема стремительно нарастающего дефицита биологически полноценной чистой воды. Общий расход воды на одного жителя России оценивается величиной порядка 300 л/сут. При этом основная часть (83%) потребляемой воды отбирается из поверхностных вод суши, 13% — из подземных источников, 4% — из морских водоемов. Из общего количества потребляемой воды 51% расходуется на производственные нужды, 34% — в сельском хозяйстве, 4% — на транспорте, 12% — в коммунальном хозяйстве. Несмотря на относительно небольшой процент потребления воды для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения, эта сфера особенно чувствительна к качеству воды, поскольку загрязнение источников водоснабжения неминуемо влечет за собой ухудшение качества потребляемой населением питьевой воды, ее несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям, что в свою очередь крайне негативно влияет на здоровье людей.

Согласно статистическим данным и публикациям международных организаций, ущерб здоровью населения от потребления недоброкачественной питьевой воды соразмерен с потерями от стихийных бедствий, голода и других глобальных факторов. По данным ВОЗ, свыше 500 млн. человек в мире ежегодно болеют от потребления некачественной воды; до 80% кишечных инфекционных заболеваний обусловлено контактами с инфицированной водой. Отставание России по средней продолжительности жизни и повышенная смертность (особенно детская) в определенной мере связаны с потребленном недоброкачественной воды (Семик, 2001а). По данным статистической отчетности, в настоящее время на территории России каждая восьмая проба питьевой воды не отвечает требованиям в отношении эпидемиологической безопасности, а каждая пятая — по химическим показателям. По данным Госстандарта России, за 1990-1991 гг. около 50% населения России использовало питьевую воду, не соответствующую по ряду характеристик гигиеническим требованиям.

Существенную роль в ухудшение качества вод сыграла перестройка экономического уклада страны, сопровождающаяся с одной стороны принципиальной перестройкой форм хозяйствования, а с другой - резким ослаблением контроля за экологическим состоянием среды (Серов, 2000; Суздалева и др., 2002). В результате повсеместного загрязнения практически всех важнейших рыбохозяйственных водоемов России резко ухудшились условия обитания рыб и рыбное хозяйство несет огромные потери. Уловы ценных видов рыб в важнейших рыбопромысловых водоемах за последние 20 лет снизились в 2-10 раз, наблюдаются частые случаи массовой гибели рыб от залповых сбросов загрязняющих веществ в водоемы. Ухудшение экологического состояния водоемов приводит и к недопустимому (с технологической точки зрения) снижению качества вод, поступающих в системы водоснабжения промышленных; объектов, что влечет за собой значительный экономический ущерб (Суздалева, 2002).

На многих водоемах страны уже сейчас сложилась кризисная, предкатастрофическая или катастрофическая обстановка, что при отсутствии срочных мер может привести к общенациональной экологической катастрофе (Семин, 2001а; 2002). Экологический кризис водных объектов России — проявление общего экологического кризиса в стране, который носит особенно глубокий характер в ее европейской части и характеризуется ослаблением, а в отдельных случаях и потерей способности экосистем к самоочищению, нарушением продукционно-деструкционного баланса. В результате указанных процессов в настоящее время наблюдается тенденция расширения и слияния экологических нарушений в водоемах. Вследствие этого разбалансированы экосистемы таких крупных водных объектов, как Волга, Дон, Кубань, Енисей, Обь, Амур и др., Азовское и Балтийское моря, многие средние и малые озера.

Основные причины экологического кризиса.

Как показывают результаты комплексного анализа состояния водных ресурсов (Семин, 2001 а-в), экологический кризис в сфере водопользования и водопотребления обусловливается следующими основными причинами:

1. Рост водопотребления вследствие локальных изменений демографической ситуации (неравномерной концентрации населения) и качественного изменения потребностей населения. Во многом данный аспект проблемы связан с тем, что при преобладающих технологиях расточительство водных ресурсов выгодно с финансовой точки зрения и обеспечивает занятость населения в производстве, а экономия ресурсов — создает новые социальные проблемы, связанные с переквалификацией рабочих, освобождающихся из отраслей, куда внедряется новая технология.

2. В сложившейся ранее в нашей стране централизованно управляемой хозяйственной системе произошла деформация общественных интересов путем подмены их ведомственными и корпоративными. Для водных объектов это выразилось в строительстве выгодных ведомству или отдельным лицам (но не обществу!) сооружений, наносящих ущерб окружающей среде.

3. Программы комплексного использования и охраны водных ресурсов фактически сводятся к потреблению водных ресурсов, тогда как водно-экологические проблемы при решении экономических и социальных задач играют второстепенную роль. При этом информация о характере и степени загрязнения водных объектов на протяжении многих лет далеко не полностью отражала реально существующую ситуацию. Целые классы химических соединений и отдельные звенья биогидроценозов оставались вне поля зрения контролирующих органов.

Исходные концептуальные положения стратегии выхода из экологического кризиса

Концепция выхода из экологического кризиса должна базироваться на признании следующих положений:

1. Все водные объекты являются интерактивной частью континуума глобальной системы биосферы, вследствие чего их экологическое состояние неразрывно связано как с глобальной экологической ситуацией в биосфере, так и с экологическим состоянием отдельных ее подсистем (регионов).

2. Ресурсы разделяют на восполнимые и невосполнимые. Природный круговорот воды, с формальной точки зрения, позволяет отнести ее к восполнимым ресурсам. Однако современные технологии, обусловливающие глобальность масштабов загрязнения водных объектов, устойчивость их загрязнения и практически необратимую деградацию водных экосистем дают достаточное основание для отнесения водных ресурсов при существующих технологиях и экономическом росте к разряду невосполнимых.

3. Социальная значимость природных вод, помимо хозяйственно-производственной сферы, определяется их важнейшей ролью в сфере здоровья человека.

4. Экологический потенциал природных вод, определяемый биотическими потенциалами популяций гидробионтов, при достигнутом уровне загрязненности на большей части территории России уже исчерпан. В результате этого многие водные объекты утратили способность к самоочищению и восстановлению природных качеств воды и фактически превратились в «накопители» загрязняющих веществ.

Главные направления реализации концепции.

1 Основным направлением реализации концепции выхода из экологического кризиса в сфере водопользования и водоснабжения, является формирование новой государственной политики по сохранению и восстановлению природных вод России. Новая политика должна базироваться на положениях сформулированной выше концепции. При этом экологический императив становится приоритетным, неотъемлемым фактором, поддерживаемым всей мощью законодательной, исполнительной и судебной власти.

2. Государство реализует научно обоснованные мероприятия по охране и использованию природных вод и с участием общественности вырабатывает специальные механизмы (законодательные, экономические и социальные), позволяющие решать экологические проблемы.

3. В рамках новой политики необходимо отказаться от существующей точки зрения на природоохранные мероприятия как на сугубо затратные, поскольку они с лихвой компенсируются улучшениями как в социальной сфере (улучшение физиологического и психологического состояния населения, снижение уровня профессиональных заболеваний, повышение культуры производства), так и в экономической сфере (снижение потерь рабочего времени, снижение затрат на оплату листов временной нетрудоспособности, повышение производительности труда). Перспективным является проведение эколого-экономических исследований и экоаудита, целью которых является определение экономического эффекта от «экологизации» деятельности как для отдельных производственных объектов, так и для регионов в целом.

47

ВЫВОДЫ

1. Экологическое обоснование решений по проблемам эксплуатации водных ресурсов должно носить комплексный и независимый характер, не отдающий предпочтения отдельным группам водопользователей.

2. Система управления экологическим состоянием водных объектов должна планироваться с учетом глобальных тенденций изменения биосферы.

3. При разработке систем экологического контроля необходим редукционистский подход в выборе оценочных критериев, заключающийся в выборе минимального количества показателей, дающих адекватное представление о состоянии водных ресурсов.

4. Основным критерием экологического состояния водных объектов является структурно-функциональная организация формирующейся в них водной экосистемы.

5. Наиболее перспективными для создания унифицированных систем экологического контроля водных ресурсов являются методы отслеживания экологических модуляций, которые позволяют диагностировать негативные изменения качества среды на ранних стадиях их развития.

6. Проблемы удовлетворения потребителей в водных ресурсах нельзя рассматривать изолированно от водного баланса территории и перспектив развития водосборных бассейнов.

7. Особенностью современного этапа эксплуатации водных ресурсов является необходимость зарегулирования водных объектов и создания крупных маневренных водохозяйственных систем с несколькими источниками воды.

8. Реальная эффективность систем экологического контроля и управления водными объектами значительно повышается, если они базируются на учете экологических интересов всех водопользователей вне зависимости от характера и масштабов их деятельности.

4«

9. Приоритетньм направлением системы управления экологического состояния водных объектов следует считать максимально возможное сохранение природных процессов в формировании водных ресурсов.

10. В настоящее время в сфере водопользования и водопотребления России сложилась кризисная экологическая ситуация, обусловливающая экономические потери в различных областях производственной и иной деятельности.

11. При сохранении в России современных тенденций освоения водных ресурсов их хозяйственно-бытовой, социальный и рекреационный потенциалы могут быть в значительной мере утрачены за несколько десятилетий.

12. Современный характер водопользования и водопотребления обусловливает необходимость перевода водных ресурсов из категории «восполнимые ресурсы» в категорию «невосполнимые ресурсы», что связано с угрозой практически необратимой деградации водных экосистем, формирующих качество водной среды.

13. Важным аспектом экологического кризиса в сфере водопользования и водопотребления России является проблема стремительно нарастающего дефицита биологически полноценной воды, что в настоящее время привело к заметному ухудшению здоровья населения в ряде регионов.

14. В рамках государственной политики России необходимо отказаться от точки зрения на природоохранную деятельность как сугубо затратные мероприятия, для чего следует в проекты этих мероприятий включить обязательные эколого-экономические расчеты, обосновывающие их конечную финансовую выгоду для водопользователей и водопотребителей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Печатные научные статьи.

1. Семин В.А. Исследование методами факторного эксперимента влияния добавок биогеннных элементов на первичную продуктивность водоемов (статья). Бюллетень МОИП, отдел, биол., №5, 1967 г., с.161-162.

2. Семин В.А., Хромов В.М. Исследование метод&м случайного баланса и методом дробного факторного эксперимента влияния добавок биогенных элементов на первичную продукцию Черного моря. Бюллетень МОИП, отдел, биол., №5, 1967 г., с.162-163.

3. Семин В.А. О влиянии фосфора, кремния, нитратного и аммиачного азота на продукцию фитопланктона. Вестник МГУ, биология, почвоведение, №1, 1968 г., с.90-93.

4. Семин В.А., Хромов В.М., Белая Т.И. Зависимость первичной продукции от уровня минерального питания. Бюллетень МОИП, сер.биол., №4,1969 г., с. 14-18.

5. Семин В.А., Хромов В.М. К технике определения первичной продукции в водоеме. Научные доклады Высшей школы, биол. науки, №8, М., 1972 г., с.130-135.

6. Галочка Л.Д., Максимов В.Н., Семин В.А. Унификация методов анализа органического вещества, растворенного в водоемах (тезисы). Бюллетень МОИП, №1, сер. биол., 1966 г., с. 152-153.

7. Федоров В.Д., Максимов В.Н., Семин В.А. Исследование методом планируемых добавок влияния некоторых биогенных элементов на первичную продукцию в Чупинской губе Белого моря. Доклады АН СССР, т.175, №1,1967 г., с.220-223.

8. Федоров В.Д., Семин В.А. Связь первичной продукции с гидрохимическим режимом водоема (на примере Белого моря). Доклады АН СССР, сер. Океанология, т. 10, №2, 1970 г., с.318-331.

9. Семин В.А., Хромов В.М. О выборе оптимального времени экспозиции при определении первичной продукции в водоеме скляночным методом. Вестник МГУ, сер. биол., №2, 1972 г., с.60-64.

Ю.Семин В.А., Фрейндлинг A.B. Макрофиты - индикаторы качества вод. Доклады АН СССР, т. 14, №1,1978 г., с. 42-48.

П.Семин В.А., Хромов В.М. Распределение хлорофилла в Белом море. Труды. 2-го съезда океанологов, т. 5, ч.1, Севастополь, 1983 г., с. 15-21.

12.Семин В.А., Фрейндлинг A.B. Макрофиты как индикаторы закисления и изменения трофности водоемов. Научные доклады ВШ, сер. биол.науки, №7, 1983 г., с.68-74.

13.Семин В.А., Иголкина Е.Д. Энзимоиндикация загрязнения водных экосистем. В книге: «Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем», Л., Гидрометеоиздат, т.б, 1983 г., с. 137-146.

14.Федоров В.Д., Левич А.П., Семин В.А. и др. Изучение подходов к совместному культивированию зеленых планктонных водорослей. Вестник Тбилисского университета, сер. 12, т. 240, 1983 г., с.208-217.

15.Семин В.А., Рассашко И.Ф. Планктон мелиоративных каналов Белорусского полесья и его роль в самоочищении водотоков. Вестник МГУ, биология, почвоведение, №9,1983 г., с.69-77.

16.Абакумов В.А., Семин В.А. Временная структура перефитонных сообществ фоновых экосистем. В бюллетене СЭВ: Экологическая кооперация, Братислава, 1985 г., с. 57-58.

17.Хромов В.М., Семин В.А., Конопля Л.А. Влияние высшей водной растительности на развитие и распределение фитопланктона в водохранилище. В сборнике: «Круговорот вещества и энергии в водоемах», Иркутский ун-т, вып.2, 1985 г., с.86-87.

18.Семин В.А., Хромов В.М., Кокин К.А. Использование кумулятивной способности высшей водной растительности для биоиндикации тяжелых металлов в водотоках. В книге: «Вопросы биоиндикации и озонирования в проблеме качества воды». Таллинский ун-т, сер.Ю, 1985 г., с.7-10.

19.Хромов В.М., Семин В.А., Шинкар Г.Г. Временная изменчивость первичной продукции и деструкции и способ оценки этих величин. В сборнике: «Круговорот вещества и энергии в водоемах», вып.2, Иркутский ун-т, 1985 г., с.87-88.

20.Абакумов В.А., Семин В.А., Кренева С.В. Метод распознавания образов в гидробиологическом анализе поверхностных вод. В сборнике: «Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем», Л., Гидрометеоиздат, т.8,1985 г., с.22-44.

21.Семин В.А., Фрейндлинг A.B. Геоботанический метод индикации состояния пресноводных экосистем. В бюллетене СЭВ «Экологическая кооперация», т. 1, Братислава, 1985 г., с.55-57.

22.Хромов В.М., Шинкар Г.Г., Семин В.А. Применение метода непрерывной регистрации первичной продукции и деструкции для оценки качества вод в водоеме. В книге: «Вопросы биоиндикации и озонирования в проблеме качества воды», сер.Ю, Таллинский ун-т, 1985 г., с. 17-21.

23.Абакумов В.А., Семин В.А. и др. Гидробиологические аспекты комплексного мониторинга состояния природной среды. Труды Ш-его Международного симпозиума по комплексному глобальному мониторингу состояния биосферы, Л., Гидрометеоиздат, т.З 1986 г., с. 191-203.

24.Хромов В.М., Семин В.А., Шинкар Г.Г. Оценка качества вод водохранилищ по продукционно-деструкционным характеристикам фитопланктона. В книге: «Изучение процессов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия», Л., Гидрометеоиздат, ч.П, 1986 г., с.31-33.

25.Семин В.А., Хромов В.М. Аккумуляция металлов высшей водной растительностью в речных водах. В книге: «Изучение процессов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия», Л. Гидрометеоиздат, т.2,1987г., с.119-121.

26.Абакумов В.А., Казаков Ю.Е., Семин В.А. Актуальные проблемы охраны пресноводных экосистем. Труды II Симпозиума «Актуальные проблемы охраны природной среды в Советском Союзе и ФРГ», Л., Гидрометеоиздат, т.2,1987 г., с.155-186.

27.Семин В.А., Абакумов В.А. Биомониторинг закисления пресноводных экосистем в СССР. Труды Международного семинара по биомониторингу закисления пресноводных экосистем, Тольятти, 1987 г., с.46-69.

28.Семин В.А., Фрейндлинг A.B. Макрофиты и их место в системе экологического мониторинга. Труды Советско-французского симпозиума «Научные основы биомониторинга пресноводных экосистем», Л., Гидрометеоиздат, т.1, 1988 г., с.95-104.

29.Телитченко М.М., Хромов В.М., Семин В.А. Влияние закисления на растительные сообщества водоемов. Труды Международного семинара по биомониторингу закисления пресноводных экосистем (Тольятти), Л., Гидрометеоиздат, т.1,1988 г., 53-61.

30.Абакумов В.А., Казаков Ю.Е., Семин В.А. Научные основы биомониторинга пресноводных экосистем. Труды Советско-французского симпозиума «Научные основы биомониторинга пресноводных экосистем», Л.,. Гидрометеоиздат, т.1,1988 г., с.112-240.

31 .Телитченко М.М., Шеховцев A.A., Семин В.А. Задачи совершенствования экологической службы поверхностных вод СССР. Труды Международного симпозиума «Экологические модификации и критерии экологического нормирования», Л., Гидрометеоиздат, т.2,1991 г., с.52-61.

32.Семин В.А., Хромов В.М. Влияние макрофитов на процессы восстановления закисленных водоемов. В сборнике: «Водные ресурсы», т.4, М-, 1993 г., с.76-83.

33.Семин В.А., Хромов В.М. Оценка состояния речных вод по индикаторным формам макрофитов. В сборнике: «Водные ресурсы», т.2, 1995 г., М.

34.Семин В.А., Хромов В.М. Влияние макрофитов на изменения РН водной среды. Труды научной конференции: «Водные экосистемы и организмы», М„ Изд-во МГУ, 1999 г., с.З-ЗО.

35.Семин В.А. Устойчивое развитие и экологическое образование. Труды Российско-Германского семинара по экологии и устойчивому развитию окружающей среды. Г.Бохум-Ваттеншайд, 2000 г., Ин-т инноваций и природы К.Штайлмана, 2001 г., с,95-103.

36.Семин В.А. Экологический мониторинг пресноводных экосистем. В сборнике РАЕН «Экологический мониторинг и экологический аудит», М., Изд-во РАЕН, 2002 г., 16 стр.

Авторские свидетельства:

37.Семин В.А., Хромов В.М., Бобров Ю.А. Плот для экспонирования продукционных склянок на одном горизонте. Авторское свидетельство №382392, 1973 г. Изобретение.

38.Семин В.А., Хромов В.М., Шинкар Г.Г. Устройство для определения первичной продукции и деструкции органического вещества в водоемах и водотоках. Авторское свидетельство №1458758,1988 г. Изобретение.

Печатные учебно-методические работы:

39.Семин В.А., Хромов В.М. Методы определения первичной продукции в водоемах (учебно-методическое пособие). Руководство для студентов-гидробиологов и ихтиологов, М., изд-тво МГУ, 1975 г., 132 с.

40.Федоров В.Д., Семин В.А., Соколов В.Е. Программы-минимум кандидатских экзаменов по биологии (редактор). В сборнике: «Типовые программы кандидатских экзаменов по биологическим специальностям для аспирантов и соискателей», М., Изд-во «Высшая школа», 1980 г., с.59-70, 104-123.

41.Семин В.А., Хромов В.М. Определение пигментов фитопланктона (учебно-методическая разработка). В книге: «Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений», Л., Гидрометеоиздат, 1983 г., 87-91.

42.Хромов В.М., Семин В.А. Методы определения первичной продукции и деструкции органического вещества (учебно-методическая разработка. В книге: «Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений», Л., Гидрометеоиздат, 1983 г., с.91-112.

43.Семин В.А., Хромов В.М., Шинкар Г.Г. Применение автоматизированной системы регистрации продукционно-деструкционных характеристик фитопланктона для контроля состояния водной среды (учебно-методическая разработка). Труды Международного симпозиума стран-членов СЭВ «Комплексные методы контроля качества природной среды», М., 1986 г., с.139-142.

44.Семин В.А., Арский Ю.М., Зыков В.М. и др. Организация и управление природопользованием (глава в учебнике). В учебнике для вузов: «Организация, планирование и управление природопользованием в горной промышленности» Изд-во «Недра», М,. 1990 г., с.21 -162.

45.Семин В.А., Хромов В.М. Методика определения пигментов фитопланктона (глава в книге). В книге: «Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем», С-Пб, Гидрометеоиздат, 1992 г., с Л 64-172.

46.Семин В.А, Хромов В.М. Методы определения первичной продукции и деструкции органического вещества (глава в книге). В книге: «Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем», С.-Пб, Гидрометеоиздат, 1992 г., с.245-265.