14 березня 2025 року один із найбільш знаних і найпрестижніших наукових журналів – “Science” – опублікував статтю “Environmental effects of the Kakhovka Dam destruction by warfare in Ukraine” («Екологічні наслідки руйнування Каховської греблі під час війни в Україні»), яку підготувала міжнародна група дослідників – науковці з Німеччини, України, США, Нідерландів, Туреччини, Аргентини. Серед авторів публікації – фахівці з Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України й Інституту гідробіології НАН України. За одностайним рішенням авторського колективу статтю присвячено пам’яті доктора біологічних наук, професора Людмили Шевцової, яка багато років працювала в Інституті гідробіології НАН України, очолюючи напрям дослідження річок. За кілька днів до подання статті до друку, 2 січня 2024 року, науковиця дістала смертельне поранення під час ракетного обстрілу Києва.
Дно колишнього Каховського водосховища, вересень 2023 року. Фото з експедиції науковців Інституту гідробіології НАН України
Це дослідження є важливим кроком у розумінні масштабів трагедії 6 червня 2023 року, коли російські війська підірвали греблю Каховської ГЕС, а також довгострокових наслідків війни для довкілля. Воно сприяє визначенню шляхів відновлення екосистем після техногенних катастроф такого масштабу.
«Сучасні стратегії ведення війни зменшують необхідність у наземних операціях, однак річки не тільки залишаються природними бойовими бар’єрами, а й дедалі частіше стають інструментом ведення війни. <…> Використання води як зброї у високоіндустріалізованих регіонах під час російсько-української війни спричинило катастрофічної економічні та екологічні наслідки», – зазначають автори публікації. В Україні, починаючи з 2022 року, були навмисно зруйновані дамби на річках Ірпінь, Оскіл, Інгулець, а згодом було пошкоджено греблі кількох електростанцій на великих водосховищах Дніпра.
Найдраматичнішою та наймасштабнішою подією став підрив російськими окупаційними військами греблі Каховської ГЕС. Її руйнування спричинило катастрофічну повінь і затоплення пониззя Дніпра. Внаслідок цього постраждали 110 тисяч людей, зруйновано 60 тисяч будівель, завдано непоправної шкоди прісноводним і морським екосистемам. Крім того, виникли масштабні проблеми з водозабезпеченням населення і зрошенням сільськогосподарських угідь.
Каховська катастрофа спричинила потужний міжнародний резонанс і викликала занепокоєння серед фахівців у багатьох країнах, адже у світі налічується понад 50 тисяч великих водосховищ, значна частина з яких застаріла. Ризик їхнього навмисного руйнування під час конфліктів дедалі зростає, попри те, що такі дії грубо порушують Женевські конвенції.
Міжнародна група науковців зосередила основну увагу на екологічних наслідках Каховської катастрофи, зокрема на оцінюванні їхніх короткострокових і віддалених наслідків. Завдяки міждисциплінарному підходу дослідницька команда розробила методологічну основу, що поєднала польові спостереження із дистанційним зондуванням, цифровим і аналітичним моделюванням. Такий підхід украй важливий, оскільки доступ до водосховища залишається ускладненим, а в деяких районах — повністю неможливим через бойові дії, що досі тривають. Запропонована концепція дає змогу не лише оцінювати наслідки раптових руйнувань гребель, а й визначати ефективні інструменти та підходи для їхнього аналізу.
Для оцінювання стану поверхні дна колишнього Каховського водосховища науковці Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України використали спектрозональні космічні знімки супутника Sentinel-2 та знімки у видимому діапазоні. Це дало змогу точно визначити площі, вкриті рослинним покривом, а також різними типами відкладів (мулом, замуленим піском тощо).
Дешифровані знімки у діапазоні NDWI (Normalized Difference Water Index) допомогли детально описати залишкові водні об’єкти водосховища під час водопілля на Дніпрі й відобразити рельєф його чаші. Саме рельєф відіграв ключову роль у розрахунку об’ємів води, що лишалась у водосховищі в періоди водопілля й межені. Отримані дані також стали основою для гідродинамічного моделювання наслідків прориву греблі Каховської ГЕС.
На основі супутникового моніторингу Каховського водосховища, результатів моделювання паводкової хвилі й оцінювання масштабів вивільнення забруднюючих речовин із донних відкладів автори статті дійшли висновку, що колишнє Каховське водосховище лишається потенційним джерелом тривалого забруднення. Ще задовго до катастрофи у водоймі накопичилися значні обсяги небезпечного осаду, зокрема важких металів, сполук азоту і фосфору. Майбутні сезонні повені, поверхневий стік, вітрова ерозія та біологічні процеси можуть активізувати ці відклади, спричиняючи подальше поширення забруднення. За оцінками авторів дослідження, загальний об’єм осаду становить 1,3–1,7 кубічних кілометрів, а маса лише токсичних металів в осушених донних відкладах сягає близько 83 тисяч тон. І під час прориву греблі було змито менш ніж 1% цих забруднень.
Шкідливі речовини можуть становити велику небезпеку для мешканців південних регіонів України, адже домогосподарства широко використовують річкову воду, щоб компенсувати брак централізованого водопостачання за умов, коли більше немає водосховища, яке виконувало самоочисну, акумуляційну та буферну функції. Забруднення може вплинути на якість води, біорізноманіття і стан екосистем, спричиняючи накопичення токсикантів у водних організмах і потенційно загрожуючи здоров’ю людей. Та якщо постраждалі екосистеми вже почасти відновилися завдяки швидкому заростанню прибережної зони, то для боротьби із забрудненням важкими металами, на думку науковців, доведеться вживати додаткових заходів. Наприклад, вдатися до методів біоремедіації, зокрема біостимуляції поглинання мікроорганізмами і фіторемедіації. Як вважають дослідники, для Каховського водосховища найбільш доступним методом у короткостроковій перспективі буде саме фіторемедіація.
Автори також здійснили цифрове моделювання гідродинаміки потоку в момент максимального паводку: між заплавою та основним руслом утворилася сильна турбулентність, що призвело до вимивання водної та прибережної рослинності, повного знищення донних ценозів, масової загибелі риб та інших гідробіонтів (водних організмів). Паводок створив прісноводний шлейф із високою концентрацією забруднюючих речовин, який, поширюючись шельфом Чорного моря, знизив солоність і вплинув на його екосистему. Вже 17 червня 2023 року шлейф досяг дельти Дунаю, охопивши площу близько 7300 квадратних кілометрів. Масштаб впливу на кілька порядків перевищив усі відомі прориви й цільові проєкти зі знесення гребель.
За даними Інституту гідробіології НАН України, вплив Каховської катастрофи на біорізноманіття і стан водних і прибережних екосистем вище греблі був менш стрімким, але значно тривалішим і масштабнішим. Біомаса донних безхребетних на різних глибинах і різних типах донних ґрунтів Каховського водосховища у період, що передував збройному руйнуванню, варіювала від кількох грамів до десятків кілограмів на 1 квадратний метр дна. Основу цієї біомаси становили поселення молюсків дрейсени, яка є потужним фільтратором: за добу 1 кілограм дрейсен профільтровує понад тону води, переводячи забруднення у донні відклади. Науковці Інституту гідробіології НАН України оцінюють загальну масу загиблих молюсків у 200–500 тисяч тон.
Мушлі загиблих дрейсен, вересень 2023 року. Фото Інституту гідробіології НАН України
А чи потрібно відновлювати Каховське водосховище? Одностайності в цьому питанні немає. Чимало дослідників стверджують, що знову будувати греблю не варто, бо річкова екосистема швидко відновлюється. Але вони ігнорують уже згадані загрози від важких металів і їхнього накопичення у харчових ланцюгах, адже заповнення водосховища може пом’якшити цю проблему і посприяти економічному відновленню в регіоні. Фахівці Інституту гідробіології НАН України пропонують компромісний варіант – зменшити площу водосховища, спорудивши 50-кілометрову дамбу, що відокремить північно-східну частину Каховського водосховища (де у давнину була територія сакрального Великого Лугу) від решти акваторії. Водночас реконструкція греблі та будівництво бар’єру потребуватимуть багаторічних зусиль і заходів для мінімізації впливу забруднюючих речовин. Автори статті у журналі “Science” припускають, що цей вплив можна ефективно контролювати, спорудивши дві тимчасові дамби завдовжки 15 км, що відокремлять головне русло від заплави.
На думку дослідників, реалізувати будь-які плани з відновлення постраждалих водних екосистем України можна буде лише після завершення війни. Водночас захист гребель у зонах бойових дій, на переконання авторів, має стати пріоритетним завданням міжнародного права, адже їхнє руйнування призводить до людських жертв і завдає катастрофічної шкоди довкіллю.
Робота міжнародного наукового колективу триває. Учені сподіваються, що отримані результати стануть важливим підґрунтям для можливих стратегій відновлення зруйнованого водосховища. Крім того, напрацьований досвід допоможе врахувати особливості екосистемних процесів під час планового демонтажу гребель у майбутньому.
ПРЯМА МОВА
Пресслужба НАН України також звернулася по коментар до одного з авторів опублікованої у журналі “Science” статті – академіка НАН України Володимира Осадчого, директора Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України, заступника голови Робочої групи НАН України з аналізу наслідків руйнування греблі Каховської ГЕС.
Раніше тут була вода… Академік НАН України Володимир Осадчий серед вербових заростей на дні колишнього Каховського водосховища. Жовтень 2023 року
– Володимире Івановичу, кому належить ідея цього дослідження? І яким є внесок Вашого Інституту?
– Хочу нагадати, що буквально в перший же день трагічних подій на греблі Каховської ГЕС Президія НАН України створила робочу групу з аналізу наслідків руйнування греблі. Її очолив віцепрезидент нашої Академії наук академік Вячеслав Леонідович Богданов. Колеги з Інституту прісноводної екології і внутрішнього рибальства Наукового товариства імені Лейбніца (Берлін, Німеччина) також зацікавилися цією руйнівною подією і запропонували долучити до її вивчення дослідників з інших країн. Так народилася ця ініціативна міжнародна дослідницька група.
Як науковці Українського гідрометеорологічного інституту долучилися до підготовки статті? Передусім ми взяли участь у науковому семінарі, де розглядалася загальна концепція досліджень, а також забезпечили результатами своїх багаторічних польових і експериментальних досліджень на Каховському водосховищі, що ми виконували постійно, починаючи з 1987 року. За цей час ми зібрали чимало матеріалу про забруднення біотичних і абіотичних складових водних екосистем важкими металами (залізом, манганом, міддю, цинком, свинцем, нікелем, кобальтом, кадмієм) та іншими компонентами, вивчали поведінку цих речовин у системі «вода –завислі речовини – донні відклади». За допомогою спеціальних систем відбору проб донних відкладів із непорушеною структурою ми дослідили ступінь їхнього вертикального забруднення й отримали дані про динаміку і темпи накопичення важких металів у донних відкладах із початку експлуатації Каховського водосховища. Ці результати стали підґрунтям усіх розрахунків для оцінювання запасів важких металів у донних відкладах. Ми переконливо довели, що для більшості важких металів (крім полівалентних) донні відклади є потужним депо на багато років. За фізико-хімічних умов, які сформувались у водному середовищі Каховського водосховища до терористичного акту росіян, імовірность ремобілізації (повторного надходження) високотоксичних металів із донних відкладів у фазу розчину була незначною. Але маю зазначити, що без подальших досліджень неможливо зробити об’єктивні висновки щодо можливості використання цього водосховища у майбутньому, зокрема в умовах кліматичних змін. Особливо це стосується питного водопостачання, енергетики та сільського господарства.
Теплохід-лабораторія Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України. Каховське водосховище, 2020 рік
Отже, головний внесок команди нашого Інституту в міжнародне міждисциплінарне дослідження екологічних наслідків Каховської катастрофи полягає у тому, що ми поділилися досвідом вивчення хімічного навантаження на Каховське водосховище, а саме: базою даних, створеною за підсумками багаторічних польових і експериментальних робіт; результатами фізико-хімічного термодинамічного моделювання форм токсикантів у водному середовищі; з’ясованими закономірностями трансформаційних процесів, які відбуваються між розчином, завислими формами і донними відкладами у різних зонах водосховища; даними експедиційних досліджень, здійснених уже після трагедії на Каховському водосховищі.
Крім того, чи не з перших годин після підриву греблі наші фахівці за допомогою супутникових технологій відстежували швидкість спустошення Каховського водосховища. Результати цього моніторингу опубліковано у наших матеріалах на сайті Національної академії наук України [йдеться про результати аналізу станом на 9 червня, 20 червня і 21 червня 2023 року]. Уже за місяць після трагедії ми дійшли висновку, що Каховське водосховище фактично перестало існувати. У жовтні 2023 року, виконавши експериментальні роботи на водосховищі, ми підтвердили ступінь забруднення донних відкладів і води вздовж усієї ділянки водойми – практично від Запоріжжя до Херсону. Ці результати теж висвітлено у матеріалах для сайту Національної академії наук України [див., наприклад, інформацію за жовтень 2023 року]. На наші публікації натрапили науковці Інституту прісноводної екології та внутрішнього рибальства Наукового товариства імені Лейбніца. Саме німецькі колеги ініціювали та координували підготовку статті, яка зрештою вийшла в журналі “Science”.
Науковець Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України відбирає проби води колишнього Каховського водосховища. Жовтень 2023 року
Зараз ми продовжуємо аналізувати одержані результати, щоби використати їх у подальшій роботі. Адже наш Інститут став переможцем конкурсу Міністерства освіти і науки України на дослідження за державним замовленням. Уряд профінансує, серед іншого, й вивчення проблем водних ресурсів басейну Дніпра з урахуванням знищення ворогом Каховського водосховища. Крім нашого Інституту, до цього важливого та відповідального проєкту залучені Інститут гідробіології НАН України, Інститут геологічних наук НАН України, Інститут економіки та прогнозування НАН України й Інститут водних проблем і меліорації НААН. Прогнозуватимемо характер використання наявних водних ресурсів басейну Дніпра з огляду на поточну ситуацію та можливі сценарії повоєнного відновлення.
А надалі міркуватимемо вже над можливим використанням усієї цієї накопиченої інформації, всіх наших напрацювань для розроблення стратегії відновлення водосховища, щоб забезпечити водну, продовольчу й енергетичну безпеку України після війни, та ще й в умовах зміни клімату.
– А звідки у Каховському водосховищі взялися токсичні забруднюючі речовини – важкі метали і не лише? Вони потрапляли з промисловими й сільськогосподарськими стоками?
– На правому березі Каховського водосховища – в його середній частині – розташовані Нікополь і Марганець. Інших підприємств, які скидали б важкі метали, у цій місцевості не було. Але вище за течією є Дніпровське (воно ж Запорізьке) водосховище. На його берегах стоять Дніпро, Запоріжжя і Кам’янське. Це міста з величезною кількістю підприємств, які скидали, зокрема, й важкі метали. Через свої хімічні властивості метали не можуть довго перебувати у фазі розчину. Йони сполук металів сорбуються дрібнодисперсними завислими речовинами і в зонах з активними седиментаційними процесами виводяться у донні відклади. Велика частина з них транспортувалася до Каховського водосховища. У глибоководних зонах сформувався метровий, а подекуди й півтораметровий шар мулу з високотоксичними хімічними речовинами. Отак це й відбувалося.
– У чому, на Вашу думку, полягає важливість опублікованого дослідження для України? І чим воно може бути корисним і цікавим для світу?
– По-перше, науковці, що брали у ньому участь, здобули колосальний досвід розв’язання не тільки практичної, а й наукової задачі, пов’язаної з руйнацією водосховища, яке було одним із найбільших у Європі та світі. Близько 20 кубічних кілометрів водної маси з нього надійшло у Дніпровсько-Бузький лиман, а потім і в Чорне море, істотно забруднивши воду і тимчасово змінивши її фізико-хімічні параметри і хімічний склад; оголилася величезна площа з високотоксичними хімічними речовинами. Перед нашою міжнародною групою науковців постало запитання, на яке ми спробували знайти відповідь: що робити з цими високотоксичними речовинами і як використати (чи не використовувати) у майбутньому Каховське водосховище для задоволення продовольчих, енергетичних та інших потреб України?
У складі наукового колективу були фахівці, які вивчають хімічні та гідробіологічні процеси у водосховищі, були висококласні вчені-гідродинаміки, які змоделювали поширення паводкової хвилі у нижньому б’єфі Каховського водосховища. Це просто безцінні результати. І вони ляжуть в основу роботи, що її вже почали виконувати українські наукові установи. Як я говорив, ідеться про напрацювання стратегії можливого відновлення Каховського водосховища.
– Чи зможуть ці наукові результати стати підґрунтям для стягнення з росії відшкодувань за збитки, завдані підривом Каховської греблі?
– Українські дослідники зараз опікуються питаннями оцінювання збитків від російської агресії, зокрема і від руйнування Каховського водосховища. Сподіваюся, що результати наших досліджень будуть долучені до позовів України проти російської федерації у міжнародних судах і допоможуть стягнути з країни-агресора справедливі відшкодування.
Спілкувалася Сніжана Мазуренко
За інформацією Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України (УкрГМІ),
Інституту гідробіології НАН України
і пресслужби НАН України
