Ст 13 фз 81: » , » 19.05.1995 N 81- ( ) /

Потенциальное воздействие новых дамб Анд на речные экосистемы Амазонки

Образец цитирования: Forsberg BR, Melack JM, Dunne T , Barthem RB, Goulding M, Paiva RCD и др. (2017) Потенциальное влияние новых дамб в Андах на речные экосистемы Амазонки. PLoS ONE 12 (8): e0182254. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254

Редактор: Guy JP. Шуман, Бристольский университет / Remote Sensing Solutions Inc., США

Поступила: 24.10.2016; Одобрена: 14 июля 2017 г .; Опубликовано: 23 августа 2017 г.

Авторские права: © 2017 Forsberg et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Качество воды и гидрологические данные, использованные в этом анализе, которые не были получены из цитируемой литературы или представлены в табличной или графической форме, доступны по следующим ссылкам: 1.Данные проекта CAMREX: http://dx.doi.org/10.3334/ORNLDAAC/904; 2. Данные проекта SO HYBAM: http://www.ore-hybam.org/; 3. Данные по рыболовству и наводнениям в районе рыболовства Лорето в Перу, использованные в документе, включены в дополнительный файл «Таблица S1», связанный с этим документом.

Финансирование: Синтетическая работа для этой статьи была поддержана Наукой для природы и людей (SNAP), спонсируемой Национальным центром экологического анализа и синтеза (NCEAS), Обществом охраны дикой природы (WCS) и организацией по охране природы ( TNC).В WCS мы благодарим Кристиана Сампера, Джона Робинсона, Джули Кунен, Мариану Варезе, Мариану Монтойю, Карлоса Дуригана, Гильермо Эступиньяна, Микаэлу Варезе, Наталью Пиланд и Софию Бака; за поддержку в мастерской SNAP мы благодарим Чаро Ланао; в TNC Craig Groves и Peter Kareiva; в NCEAS Фрэнк Дэвис и Ли Энн Френч. Мы благодарим Д. Каспера, J.R.P. Пелея, Э.М. Наказоно, А.П. Соуза, Дж.Б. Роча, Д.Р. Дитриху за помощь при сборе и анализе рыбы и шерсти на ртуть на Балбинском водохранилище и ориентировании.Мы также благодарим Museu Paraense Emilio Goeldi (MPEG) и Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) за их поддержку. За данные по рыболовству мы в долгу перед Региональным директором по производству (DIREPRO), Перу. Финансирование программы SNAP было предоставлено Фондом Дэвида и Люсиль Паккард (грант № 2013-38757 и № 2014-39828), Уордом Вудсом (грант № 309519), Обществом охраны дикой природы (WCS) и The Nature Conservancy (TNC). Впервые представленные полевые данные были поддержаны Фондом Гордона и Бетти Мур (грант 500) и Фондом Джона Д.и Фонд Кэтрин Т. Макартур (грант 84377). Бразильский национальный исследовательский совет (CNPq) предоставил Б.Р. Форсберг (грант 309636 / 2011-6). Дж. М. Мелак получил поддержку Министерства энергетики США (контракт № DE-0010620), НАСА и стипендию Фулбрайта. Мы благодарим Avecita Chicchón, Adrian Forsyth, Rosa Lemos da Sá и Enrique Ortiz из вышеперечисленных учреждений, прошлых или настоящих.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Повышенный спрос на электроэнергию в Южной Америке привел к амбициозным планам строительства 277 новых плотин гидроэлектростанций в бассейне реки Амазонки [1], одной из последних крупных речных систем, которая в значительной степени не регулируется. Эти планы включают строительство 151 плотины мощностью более 2 мегаватт (МВт) в западной части Амазонки в течение следующих двух десятилетий [2]. Большинство этих плотин будет построено в горах Анды, где крутой рельеф местности способствует созданию глубоких резервуаров с высоким гидравлическим напором.Шесть плотин, которые планируется построить на основных притоках Анд с высокой концентрацией взвешенных наносов, вызывают особую озабоченность, поскольку они будут самыми большими и самыми дальними водохранилищами ниже по течению на своих соответствующих притоках [2]. Вместе эти водохранилища могут оказать серьезное воздействие на гидрологию, геоморфологию, биогеохимию, биоразнообразие и продуктивность системы реки Амазонки, влияя на средства к существованию и благополучие людей от истоков до устья. Ожидаются значительные изменения как в нижнем, так и в верхнем течении этих плотин.

Основываясь на их минералогии, Гиббс [3] пришел к выводу, что большая часть отложений, переносимых рекой Амазонка, происходит из Анд (рис. 1). Текущие оценки показывают, что 93% всех отложений в системе реки Амазонки происходят из этого источника [4]. Высокая корреляция между общим содержанием взвешенных отложений (TSS) и концентрациями фосфора и азота в твердых частицах в этих реках [5] указывает на то, что большая часть связанных с отложениями питательных веществ в речной системе также поступает из Анд. Таким образом, перекрытие основных притоков, дренирующих Анды, могло бы сократить поступление как наносов, так и питательных веществ в низменности Амазонки (рис. 1).

Рис. 1. Бассейн Амазонки, показывающий основные гидрологические и геоморфологические особенности и расположение предполагаемых Андских плотин.

Указанные в тексте места гидропостов и низинных плотин. Топография получена на основе цифровой модели рельефа космического корабля Shuttle Radar Topographic, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, США (SRTM-DEM, NASA).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g001

Хотя строительство плотин в Амазонке только начинается, плотины уже привели к значительному сокращению наносов в других крупных речных системах с серьезными последствиями для речных экосистем и человеческие популяции ниже по течению [6–10].Значительное сокращение наносов после водохранилища привело к быстрой эрозии русла вниз по течению с уменьшением высоты русла, изменением ширины русла и потерей прибрежных местообитаний и растительности [7, 10, 11–14]. В реках, где запасы наносов не пополняются за счет источников, расположенных ниже по течению, эти воздействия распространились на поймы и дельты равнин, где потеря жилых районов и сельскохозяйственных угодий из-за усиления наводнений и проседаний теперь является глобальной проблемой [9]. Уменьшение поступления биогенных веществ в реки в поймы, дельты и прибрежные районы ниже по течению привело к снижению плодородия почвы, что сопровождалось увеличением использования искусственных удобрений [8] и снижением первичной продукции водных ресурсов и улова рыбы [7, 8, 15, 16 ].Изменения, ожидаемые под новыми дамбами Анд, будут зависеть от количества наносов и питательных веществ, удерживаемых этими водохранилищами, а также гидрологической и геоморфологической динамики речных систем ниже. Поступающие вниз по течению притоки и процессы обмена руслами в прибрежных и низинных регионах [4, 17–20] могут частично восполнить запас наносов и биогенных веществ, удерживаемых плотинами, до того, как реки достигнут низинных пойм (рис. 1). Однако, если первоначальное сокращение запасов наносов и питательных веществ ниже плотин будет значительным и значительная часть этого сокращения будет распространяться вниз по течению, это может повлиять на окружающую среду низин.

Сезонный паводок реки Амазонки играет фундаментальную роль в поддержании разнообразия и продуктивности окружающей среды низинной поймы [21, 22]. Поступление питательных веществ с речными источниками во время сезонных паводков поддерживает плодородие низинных пойменных почв [23–25] и продуктивность аллювиальных водно-болотных угодий [26–28]. Динамическое взаимодействие между топографией поймы и циклом речных паводков [29, 30] создает сложную мозаику окружающей среды поймы с различной динамикой наводнений и разнообразием водной флоры и фауны, адаптированной к этим условиям [1, 31–36].Производственная динамика и фенология этой биоты синхронизированы с местными режимами затопления [21, 37, 38]. Производство и улов рыбы связаны с динамикой паводков, при этом самые высокие уловы наблюдаются через 1-2 года после крупнейших наводнений [40-41].

Вариации расхода воды через гидроэлектрические турбины обычно ограничиваются управляющими плотинами для стабилизации выработки электроэнергии [11, 42]. Эта рабочая норма может иметь большое влияние на импульс паводка под плотиной, уменьшая максимальную высоту ступеней и затопляемые площади, увеличивая минимальную высоту ступеней и затопляемых площадей и изменяя пространственную картину затопления в пойме [11, 43, 44].Если аналогичные изменения произойдут ниже дамб Анд, они могут иметь серьезные последствия для флоры, фауны и населения этих регионов, включая снижение плодородия поймы и улова рыбы, постоянные наводнения и гибель низколежащих растений и крупномасштабные нарушение фенологии и циклов роста растений [1, 36, 45].

Ожидается, что выше по течению от Андских плотин ожидается другой набор воздействий, поскольку речные экосистемы трансформируются в водохранилища. Превращение проточной реки и сопутствующего ей нагорного бассейна в большое озеро приводит к разрушению наземной растительности и серьезным изменениям в структуре и функционировании водной экосистемы [1, 46].Обычно хорошо перемешанная речная водная толща в водохранилище становится термически стратифицированной. Мелкие отложения и песок, взвешенные в реке, оседают в водохранилище, вызывая заиление бентосной среды [13]. По мере того как затопленная наземная растительность умирает и разлагается, уровни растворенного кислорода падают, и значительные количества растворенного органического вещества, питательных веществ и парниковых газов (ПГ: CO ₂ и CH ₄ ) выбрасываются в вышележащие воды и атмосферу [47–49] .Эти условия способствуют метилированию растворенной неорганической ртути (MeHg), изначально присутствующей в текущей реке, и ее биоаккумуляции в рыбе и других водных организмах [50, 51]. ПГ и MeHg, образующиеся в придонных водах водохранилища, также экспортируются в речную экосистему под плотиной, что способствует увеличению выбросов парниковых газов и загрязнению ртутью в этих регионах [47, 48, 52, 53]. Повышенные концентрации питательных веществ от внутренней и внешней нагрузки вместе с улучшенным проникновением света обычно приводят к повышенным уровням первичной продукции и улова рыбы в водоемах, что может привести к развитию важных местных рыбных промыслов, особенно в тропических водохранилищах [54, 55].В новых водоемах Анд ожидается повышенное производство рыбы из-за поступления большого количества питательных веществ из притоков Анд [56]. Это, вероятно, принесет экономическую выгоду этим регионам, но может также способствовать загрязнению ртутью популяций, потребляющих эту рыбу.

В последнее время было предпринято несколько попыток оценить потенциальное воздействие развития гидроэнергетики на Амазонку [1, 2, 9, 36, 57, 58] и другие экосистемы крупных тропических рек [9, 57, 59]. Эти анализы были сосредоточены на водном и наземном биоразнообразии [36, 57, 59], динамике отложений [9] или комплексных множественных воздействиях [1, 2, 58].Как правило, это были качественные анализы, в лучшем случае сравнение регионального распределения плотин с картами видового богатства или местообитаний [57, 59]. Исключением стал недавний анализ Labtrubesse и др. . [58], в которых использовались пространственные индексы, основанные на количественных оценках текущего земельного покрова, выхода наносов, гидрологической изменчивости, геоморфологической изменчивости и речной связи, для оценки текущей и будущей уязвимости для развития гидроэнергетики в бассейне Амазонки.Хотя этот анализ приписал наибольшую уязвимость бассейнам, истощающим верховья Анд, точный характер и масштабы этих воздействий не были изучены. Необходимы количественные прогнозы этих воздействий, основанные на механистических и технологических ассоциациях со строительством плотины.

Здесь мы используем исторические данные по рекам и водохранилищам Амазонки вместе с механистическими сценариями для изучения потенциального воздействия шести запланированных Андских плотин на речные экосистемы Амазонки.Мы рассматриваем воздействия как выше, так и ниже плотин, в том числе 1) уменьшение поступления наносов в нижнем течении реки, 2) сокращение поступления биогенных веществ в нижнем течении реки, 3) изменения пульсаций паводков в нижнем течении реки, 4) изменения вылова рыбы в верхнем и нижнем течении реки, 5) резервуар заиление, 6) выбросы парниковых газов над и под плотинами, и 7) загрязнение ртутью над и под плотинами. Анализ предоставляет количественные прогнозы масштабов и масштабов этих воздействий, а также описания методов и взаимосвязей, используемых для их создания.

Материалы и методы

В этом анализе рассматривается потенциальное воздействие шести плотин гидроэлектростанций, планируемых к строительству на основных притоках, истощающих горные районы Анд: плотина Понго-де-Мансериче на реке Мараньон, плотина Понго-де-Агирре на реке Хуаллага, плотина ТАМ 40 на реке Хуаллага. Река Укаяли, плотина Агосто-дель-Бала на реке Бени, плотина Инамбари на реке Инамбари и плотина Росита на реке Гранде (рис. 2). Ожидаемые характеристики этих плотин и связанных с ними водохранилищ указаны в Таблице 1.

Рис. 2. Расположение планируемых Андских дамб и рыболовной территории Лорето.

Показаны притоки, подвергшиеся воздействию, соответствующие гидрометрические станции и ключевые геоморфологические особенности. Топография получена из НАСА, SRTM-DEM [60].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g002

Все шесть плотин будут расположены в Андах недалеко от выступов (рис. 2). Вместе их связанные притоки истощают 436 000 км ² , около 69% Андского нагорья, определяемого здесь как вся территория в западной и юго-западной части бассейна Амазонки на высоте более 500 м над уровнем моря.Все это реки с бурной водой с повышенными концентрациями богатых питательными веществами взвешенных наносов, образовавшихся в результате выветривания и эрозии в высокогорных районах Анд [3, 5, 18, 61]. Основываясь на наблюдениях за этими и реками аналогичных высот и в геоморфологическом контексте [62], мы ожидаем, что они будут переносить донные грузы ила, песка, гравия и булыжников. Ниже участков плотин эти реки текут на субандские возвышенности, геоморфологически динамичный регион, характеризующийся высокими темпами русловой эрозии, отложений и боковой миграции (рис. 1 и 2) [17, 18, 20, 63–66].Ниже этого региона притоки текут через низменности Амазонки, в конечном итоге достигая дельты и устья Амазонки. Низменности характеризуются большим обменом наносов между поймами и речными руслами с большими чистыми скоплениями наносов, происходящими вдоль центральных поймен и дельты [19].

Воздействие на подачу наносов ниже по потоку

Ожидаемое воздействие шести Андских плотин на поступление наносов ниже по течению было определено на основе технических характеристик плотин и имеющейся информации об их притоках (Таблица 1) [5,18, 61] Водохранилища, создаваемые этими плотинами, будут иметь большие объемы. относительно их притока, что приведет к длительному гидравлическому времени пребывания и высокой эффективности улавливания наносов [67].Только четыре из предложенных плотин имели всю информацию, необходимую для расчета эффективности улавливания наносов. Эффективность улавливания наносов (T,%) для этих плотин была оценена с использованием математического представления кривой Бруна (67): (1) где, T = эффективность улавливания,%

1. V = объем резервуара, м ³ и
2. л = годовой приток воды к водохранилищу, м ³

Эффективность улавливания плотин Ангосто-дель-Бала, Понго-де-Мансериче, Росита и Инамбари, определенная с помощью этого уравнения, составила 93, 98, 97 и 93% соответственно.Учитывая близость этих значений к 100% и ошибки, связанные с измерениями, использованными для получения исходной зависимости Бруна, мы предположили, что все взвешенные отложения и донная нагрузка будут удерживаться этими плотинами. Это определенно будет верно для крупных взвешенных наносов и фракций донных отложений, которые будут иметь наибольшее влияние на геоморфологию нижнего бьефа. Учитывая сходство притока, конструкции резервуара и геоморфологического контекста оставшихся двух плотин, мы предположили, что они сохранят 100% притока наносов.Таким образом, было принято, что сокращение сброса взвешенных наносов после водохранилища эквивалентно годовому сбросу наносов, зарегистрированному для этих рек вблизи запланированных участков плотины [18, 61, 62] (Б. Форсберг, неопубликовано). добавляется к этим значениям, предполагая, что нагрузка на грунт составляет 10% от общего сброса наносов до захоронения. Этот средний вклад донной нагрузки был получен от Guyot [62], который проанализировал существующие оценки переноса донной нагрузки в Андском регионе.Расход наносов для участка ТАМ 40 был оценен по величине, измеренной в Лагартосе [61], скорректированной на соотношение площадей бассейнов над этими участками, предполагая аналогичный выход наносов на единицу площади.

Ожидаемое снижение выноса наносов в Андах из-за плотин оценивалось по проценту площади Андского нагорья, осушаемой шестью бассейнами плотин, при условии, что вынос наносов на единицу площади (тонн км ^-2 y ^-1 ) из этого регион был относительно постоянным. Общая площадь Андского нагорья с высотой> 500 м и общая площадь этих нагорья, осушаемая шестью бассейнами плотины, были рассчитаны с помощью SRTM-DEM [60].Доля Андского нагорья, осушенного дамбами, и процент снижения выхода андских наносов оценивались по соотношению этих величин. Ожидаемое снижение поступления наносов для всей Амазонки из-за плотин было оценено на основе% снижения урожайности Анд, предполагая, что на Анды приходится 93% всего стока [4].

Влияние на поступление питательных веществ ниже по потоку

Мы использовали концентрации питательных веществ и наносов для реки Амазонки и ее основных равнинных притоков, определенные в рамках проекта CAMREX [5] (http: // dx.doi.org/10.3334/ORNLDAAC/904), вместе с определенными выше сокращениями наносов, чтобы оценить ожидаемое снижение запасов биогенных веществ ниже шести андских дамб после их захоронения. Стратегия отбора проб CAMREX заключалась в получении взвешенных по потоку образцов воды и отложений для химического анализа на 18 речных участках вдоль 2000 км протяженности низменной магистрали Амазонки, включая основные притоки, во время 13 круизов в период с 1982 по 1991 год на разных этапах реки. гидрографический цикл. Было обнаружено, что единственная положительная линейная регрессия, проходящая через источник, описывает взаимосвязь между концентрациями твердых частиц фосфора (PP) и общими взвешенными отложениями (TSS) для всех рек, отобранных для отбора проб [5] (S1 рис.).Среднее содержание фосфора в отложениях, полученное из наклона этой зависимости, 0,08% (мас. / Мас.), Было принято как относящееся к взвешенным наносам на участках плотин. Отрицательная нелинейная зависимость была обнаружена между процентным содержанием азота в твердых частицах (% PN) и концентрациями TSS в реках Амазонки, которые приблизились к асимптотическому значению 0,097% (вес / вес) при уровнях TSS выше 400 мг / л ^-1 (S2 Рис.) . Поскольку все средние уровни TSS на предполагаемых участках Андских плотин, рассчитанные путем деления годовой нагрузки наносов на годовой расход воды, были выше 400 мг / л ^-1 , содержание азота в их отложениях было принято равным 0.097%. Концентрации общего растворенного азота (TDN, мг м ^-3 ) и общего растворенного фосфора (TDN, мг м ^-3 ) систематически не менялись в зависимости от TSS или любого другого измеренного параметра. Макклейн и др. . [68] также обнаружили, что уровни растворенного азота и фосфора в верхних притоках Анд аналогичны уровням в реках низменности Амазонки. Средние концентрации TDN и TDP, определенные CAMREX, 325 и 39 мг м ^-3 , соответственно, были использованы для представления концентраций растворенных биогенных веществ в притоках Анд вблизи участков плотин.

PP и PN ниже шести участков плотин перед заполнением были оценены путем умножения содержания% P и% N в наносах от CAMREX на годовой расход взвешенных наносов, измеренный на участках плотин [18, 61, 62] (B. Forsberg , не опубликовано). Потоки PP и PN ниже плотин после водохранилища считались равными нулю, предполагая, что все твердые частицы задерживаются плотиной [67]. Потоки загрузки в этот расчет не включались. Потоки растворенных питательных веществ ниже по течению как до, так и после водохранилища были оценены путем умножения средних концентраций TDN и TDP от CAMREX на годовые расходы воды, измеренные на участках плотин (Таблица 1), предполагая, что потоки растворенных питательных веществ не изменятся после водохранилища.Ожидаемые сокращения TN и TP были рассчитаны на основе разницы между суммой потоков твердых частиц и растворенных частиц до и после заполнения и, в соответствии с используемыми допущениями, отражают только изменения потоков твердых частиц.

Снижение урожайности TP и TN в регионе Анд из-за плотин было оценено с использованием среднего состава биогенных нагрузок, определенных выше, при условии, что биогенные вещества в виде твердых частиц будут уменьшаться в той же пропорции, что и отложения. Уменьшение общего количества питательных веществ для всей Амазонки было оценено путем деления суммы питательных веществ, удерживаемых шестью плотинами, на общий выход питательных веществ для бассейна Амазонки, включая как твердые, так и растворенные компоненты.Урожайность твердых биогенных веществ для Амазонки оценивалась как сумма питательных веществ в твердых частицах, задержанных 6 плотинами, деленная на произведение доли андских отложений, захваченных плотинами, и доли андских отложений в урожайности Амазонки (приблизительно 0,93 [4]) . Общий выход растворенных питательных веществ для Амазонки был оценен как произведение среднего расхода воды в реке Амазонка в ее устье (205000 м ³ с ^-1 [69]) и средней концентрации общих растворенных питательных веществ, определенной с помощью CAMREX. Проект для притоков Амазонки (TDN = 325 мг м ^-3 ; TDP = 39 мг м ^-3 ).

Текущее поступление ФП в районы центральной поймы и дельты равнины было оценено путем умножения совокупного годового накопления наносов в этих регионах [19] на среднее содержание фосфора в отложениях реки Амазонки (0,08%) [5]. Поступление PN оценивалось аналогичным образом с использованием среднего содержания N (по массе) в речных наносах вдоль центральной поймы Амазонки, определенного проектом CAMREX (0,11%, Б. Форсберг, неопубликованные данные). Сокращение этих запасов после строительства плотины было сочтено эквивалентным ожидаемому падению отложений во всем бассейне.

Воздействие на импульс наводнения

Влияние водохранилища на пульсации паводков ниже по течению от Андских плотин будет зависеть от технических характеристик каждого водохранилища, гидрологических и геоморфологических характеристик связанных рек и режима управления сбросами (DMR), принятого на каждой плотине. DMR не были указаны ни для одной из этих запланированных плотин. Исторические данные о высоте яруса и расходах, необходимые для характеристики гидрологической изменчивости, также были недоступны для рек на участках плотин.Таким образом, понимание природы этих воздействий было получено путем изучения исторических изменений высоты яруса под двумя крупнейшими существующими плотинами гидроаккумулирующих мощностей в Амазонке, Балбине и Тукуруи (рис. 1 и 3). Плотина Балбина была построена на реке Уатума в 1987 году, создав водохранилище со средней площадью поверхности 1770 км ² , средней глубиной 10 м и установленной генерирующей мощностью 250 МВт [48]. Объем водохранилища составляет 177 x 10 ⁸ м ³ , годовой расход составляет 180 x 10 ⁸ м ³ , а эффективность улавливания плотины, оцененная по формуле 1, составляет 99% [48] .Плотина Тукуруи была построена на реке Токантинс в 1985 году, создав водохранилище площадью 2 875 км ² , средней глубиной 19 м и текущей установленной генерирующей мощностью 8370 МВт. Водохранилище имеет объем 455 x 10 ⁸ м ³ , годовой расход 3470 x 10 ⁸ м ³ и эффективность улавливания наносов 98%. Объем хранилища, годовой приток (оцененный по сбросу), эффективность улавливания и отношение объема к притоку обоих этих водохранилищ находятся в диапазоне значений, ожидаемых для андских плотин, за исключением Manseriche, который будет иметь исключительно высокий объем. : коэффициент притока (таблица 1).Таким образом, если используются аналогичные схемы управления потоками, изменения стадии и расхода ниже андских дамб, вероятно, будут аналогичными. Изменения в характеристиках пульсаций паводков ниже плотины Балбина были оценены путем сравнения среднемесячных значений высоты яруса и годовых периодов паводка на определенной высоте этапа, измеренных на гидропосте Cachoeira Morena, в 30 км ниже по течению от плотины [70] (рис. 3). до начала строительства (1973–1982 гг.) и после открытия плотины (1991–2011 гг.).Изменения пульсаций паводков ниже плотины Тукуруи были оценены путем сравнения аналогичных изменений стадии на гидропосту Тукуруи, в 10 км ниже по течению от плотины [70] (рис. 3), до начала строительства (1969–1975) и после открытия плотины (1991 г.) –2011). Изменения средней месячной высоты яруса использовались для определения отметок на соответствующей пойме реки, которая стала постоянно затопленной или постоянно высыхающей после водохранилища, в то время как изменения периода паводка на всех высотах ступени использовались для оценки изменений затопления на всех высотах поймы.

Рис. 3.

Расположение A) плотины Балбина на реке Уатума и B) плотины Тукуруи на реке Токантинс с указанием водохранилищ и местоположений гидропостов ниже по течению. Гидравлические посты Cachoeira Morena и Tucurui указаны под плотинами. Расположение станций от Бразильского национального агентства водных ресурсов, ANA [70]. Площадь водохранилища получена на основе изображений NASA, SRTM-DEM и LANDSAT [60].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g003

Влияние на вылов рыбы в нижнем течении

Влияние изменений максимальной и минимальной площади затопления на вылов рыбы ниже по течению от плотин, запланированных для рек Укаяли, Мараньон и Уаллага, было исследовано на территории, эксплуатируемой коммерческими рыбаками и рыбаками прибрежных сообществ в регионе Лорето в Перу (рис. .Эта территория состоит из сложной матрицы речных русел и сезонно затопляемых аллювиальных пойм. Производство рыбы в регионе поддерживается высоким уровнем первичной продукции в поймах рек, поддерживаемой питательными веществами, переносимыми через реки. Данные о годовом вылове рыбы были получены от DIREPRO (Dirección Regional de Producción, Перу) для основных городов в поймах Амазонки, Укаяли и Мараньон в период с 2004 по 2011 год и были систематизированы по зонам рыболовства, рыболовному флоту и видам (таблица S1). Общий годовой вылов включает всю рыбу, выловленную в промысловых зонах, расположенных на промысловой территории, обозначенной на Рис. 2.

Ежедневно затопляемые площади промысловой территории Лорето были оценены за 12-летний период (1998–2009 гг.) С использованием крупномасштабной численной гидрологической модели MGB-IPH, которая была разработана и проверена специально для бассейна Амазонки [71, 72]. Максимальные годовые затопляемые площади (MxFA) и минимальные годовые затопляемые площади (MiFA) за период 1999–2011 гг., Включая 5 лет до начала рекорда вылова рыбы и 2 года после набора смоделированных данных, были оценены с помощью линейной регрессии между смоделировано ежедневное наводнение на промысловой территории Лорето и дневная высота яруса, измеренная в Икитосе (СЕНАМИ, Перу) (таблица S1).

Было показано, что межгодовые колебания промыслового усилия являются важным показателем вылова рыбы в Амазонке [73]. Хотя точная информация о промысловом усилии по основным промысловым зонам отсутствовала [74, 75], общее количество промысловых зон (ЗЗ) варьировалось в разные годы и использовалось в качестве прокси для промыслового усилия в анализе. Исторические различия в улове рыбы, зонах рыболовства, минимальной и максимальной затопляемой площади для региона Лорето представлены в таблице S1. Влияние MxFA, MiFA и FZ на годовой улов рыбы было исследовано с помощью простого и множественного линейного регрессионного анализа с использованием временных лагов 0–5 лет для оценки отложенных эффектов наводнения, как было предложено Welcomme [39].Затем использовалась 10-летняя средняя максимальная площадь затопления вместе с лучшей регрессионной моделью для прогнозирования влияния пропорционального сокращения средней максимальной протяженности затопления из-за наводнения на улов рыбы.

Влияние на вылов рыбы в верхнем течении

Ожидается, что поступления биогенных веществ из притоков Анд будут преобладать над загрузкой биогенных веществ в шесть запланированных водохранилищ. Таким образом, ожидается, что уровни общих питательных веществ и продукции водной среды в этих системах будут аналогичны тем, которые встречаются в пойменных озерах Амазонки, связанных с притоками Анд.Ожидается, что основным первичным продуцентом в этих глубоких водоемах с крутыми склонами будет фитопланктон. Форсберг и др. . 2017 [76], по оценкам, среднесуточная интегральная валовая продукция фитопланктона в пойменных озерах Амазонки, связанных с притоками Анд, составила 3 ​​г O ₂ м ^-2 d ^-1 . Это значение использовалось вместе с разработанной эмпирической зависимостью. Мелак [77] для тропических озер, чтобы оценить улов рыбы с единицы площади в Андских водохранилищах: (2) где, TY _a = годовой удельный вес рыбы, кг га ^-1 y ^-1 и

1. GP = валовая интегральная суточная продукция фитопланктона, gO ₂ м ^-2 d ^-1

Общий годовой вылов рыбы был оценен путем умножения площадного вылова рыбы, определенного с помощью уравнения 2, на прогнозируемую площадь поверхности водохранилища, доступную для водохранилищ Ангоста-дель-Бала, Понго-де-Мансериче, Роситас и Инамбари (Таблица 1).

Отстойник резервуара

Информация, необходимая для оценки скорости седиментации водохранилища, была доступна для водохранилищ Ангоста-дель-Бала, Понго-де-Мансериче, Роситас и Инамбари. Объемы хранения были оценены из указанных местоположений плотин и высоты поверхности водохранилища [78] с использованием SRTM-DEM [60] (Таблица 1). Все водохранилища будут глубокими и крутыми, со средней глубиной 19–103 м. Количество лет, необходимое для полного заполнения каждого резервуара, оценивалось путем деления объема хранилища на объем наносов, ежегодно поступающих в систему.Объем взвешенных наносов, достигающих водохранилища, был оценен путем деления годового расхода наносов (по весу) вблизи предполагаемого участка плотины [18, 61] (Б. Форсберг, не опубликовано) на объемную плотность недавно отложившихся отложений Амазонки, оцененную Деволом и др. . [79] составляет 1396 кг м ^-3 . Дополнительный вклад донной нагрузки в объем отложений был оценен исходя из предположения, что перенос донной нагрузки составлял 10% от общего сброса наносов [62] и что объемная плотность материала слоя была аналогична плотности булыжников, по оценкам Карлинг и Ридер [80], в 1890 кг м ^-3 .

Выбросы парниковых газов

Информация, необходимая для моделирования выбросов парниковых газов, была доступна для водохранилищ Ангоста-дель-Бала, Понго-де-Мансериче, Роситас и Инамбари. Ожидается, что эти водохранилища будут получать высокие концентрации питательных веществ из связанных с ними притоков Анд и затоплять обширные площади наземной растительности (Таблица 1). Как и в других богатых питательными веществами тропических водохранилищах [48, 81, 82], ожидается, что они будут продуктивными и будут генерировать значительные количества парниковых газов как над, так и под соответствующими плотинами.Потенциальные выбросы CO ₂ и CH ₄ (поток CO ₂ , поток CH ₄ , мгC м ^-2 d ^-1 ) с поверхностей резервуара как за счет диффузии, так и за счет пузырьков, были оценены с использованием следующие эмпирические зависимости, полученные на основе данных для 85 глобально распределенных резервуаров [82]: (3) (4) где,

1. DOC = концентрация растворенного органического углерода в пласте, мгКл ^-1 ,
2. DOC _{Нагрузка} = Нагрузка DOC в пласт, мгСм ^-2 d ^-1 ,
3. возраст = количество лет с момента изъятия,
4. средняя глубина = средняя глубина резервуара в метрах, а
5. Широта = средняя широта водоема

Внешняя нагрузка РОУ была оценена как произведение притока притока и концентрации РОУ на площадь водохранилища.Концентрации DOC были получены из проекта ORE-HYBAM (www.ore-hybam.org) или из эмпирической зависимости между DOC и высотой, разработанной для притоков Анд [83]. Внешняя нагрузка DOC и фоновые концентрации DOC предполагались постоянными во времени. Предполагалось, что дополнительная внутренняя нагрузка DOC, возникающая в результате разложения затопленной наземной растительности, будет постепенно снижаться после накопления по мере того, как уменьшается запас углерода в суше. Первоначальный запас углерода наземной растительности на всех участках водохранилища был принят эквивалентным тому, что было оценено Вега и др. .[84] для водохранилища Инамбари, 30 300 тонн C км ^-2 . Общий запас углерода в земной среде был оценен путем умножения этого значения на прогнозируемую площадь поверхности каждого резервуара. Предполагалось, что этот запас углерода и внутренняя нагрузка DOC будут уменьшаться с течением времени с экспоненциальной скоростью убывания 0,23 y ^-1 , аналогично скорости снижения выбросов, наблюдаемой на водохранилище Petit Saut, Французская Гайана, после захоронения [47]. Эта переменная скорость загрузки использовалась вместе с оценками загрузки на входе и фонового DOC для расчета изменения DOC, нагрузки DOC _{и выбросов парниковых газов с течением времени.Выбросы метана были преобразованы в эквиваленты CO 2 (CO 2e ), предполагая, что 100-летний потенциал глобального потепления (GWP) для метана равен 34 [85].}

Значительные количества парниковых газов также выбрасываются вниз по течению от плотин [47, 48, 86, 87]. Эти потоки включают как дегазацию на выходе из турбины, так и диффузные выбросы из нижнего течения реки. Было показано, что общий поток ниже по потоку пропорционален генерирующей мощности плотины [87] и ее турбинному расходу [88].Выбросы эквивалентного углерода CO ₂ ниже по потоку для плотин Балбина и Пти-Саут, нормированные на расход турбины, составили 22,6 и 26,9 гC-CO _2e м ^-3 , соответственно, со средним значением 24,8 гC-CO. _2e m ^-3 [88]. Это среднее значение было умножено на годовой расход каждого водохранилища, чтобы оценить первоначальные выбросы углерода в эквиваленте CO ₂ , ожидаемые ниже по течению от плотин. Поскольку последующие выбросы в значительной степени подпитываются за счет внутренней углеродной нагрузки в резервуар [47], экспоненциальная скорость затухания равна 0.23 y ^-1 было также применено к этим начальным значениям, чтобы смоделировать ожидаемое снижение с течением времени.

Чтобы сравнить характеристики выбросов между плотинами и между этими планируемыми гидроэлектростанциями и альтернативными источниками энергии, мы оценили коэффициенты выбросов углерода (CEF) для каждой плотины. Эти коэффициенты были рассчитаны для каждой плотины путем деления общих годовых выбросов CO ₂ эквивалентов углерода в тоннах C-CO ₂ e, включая потоки в резервуаре и ниже по течению, усредненные за первые 30 лет эксплуатации плотины, на общий годовой объем выбросов. выработка электроэнергии плотиной в МВтч.

Меркурий динамика

Для притоков Амазонки были разработаны эмпирические модели, связывающие уровни ртути в рыбе и человеческих волосах с трофическим уровнем, pH, DOC и плотностью водно-болотных угодий [89–91]. Однако эти отношения различаются географически [92], и по притокам Анд недостаточно данных, чтобы установить конкретные отношения для этого региона. Динамика содержания ртути в водохранилищах также отличается от динамики в речных системах со свободным течением из-за аноксических условий, ожидаемых после заполнения водохранилищ, которые способствуют высоким темпам метилирования ртути и последующей биомагнификации.Взаимосвязи между уровнями MeHg в воде или рыбе и запасами углерода на суше или процентом затопления по отношению к объему были разработаны для некоторых водоемов северного умеренного пояса [93, 94], но аналогичные отношения недоступны для тропических систем. Из-за отсутствия механистических моделей для прогнозирования динамики ртути в Андских плотинах мы ограничились исследованием временных изменений загрязнения ртутью в Балбине (рис. 3), единственном амазонском резервуаре с последовательными историческими временными рядами измерений ртути.В течение рассматриваемого периода не было добычи золота или других антропогенных источников ртути, помимо региональных атмосферных поступлений, в водосборном бассейне выше Балбинской плотины. Предполагается, что ртуть, присутствующая в системе, имеет преимущественно естественное происхождение. Исторические данные по водохранилищу Балбина включают измерения общего содержания ртути в Cichla spp., Главном хищнике рыбы в системе (Б. Форсберг, неопубликованные данные), а также общее содержание ртути в волосах рыбоядных популяций людей, которые исторически эксплуатировали этот ресурс. [95].В период с 1992 по 2003 год собирали рыбу разного размера, а уровни Hg в волосах были получены за период 1995–2000 годов [95]. Для неопубликованных данных по рыбам были собраны образцы спинных мышц без костей и кожи, которые хранили замороженными до анализа. После переваривания эти образцы анализировали на содержание ртути с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии холодного пара [96, 97]. Средние концентрации Hg в рыбе были нормализованы до стандартного размера.

Результаты

Воздействие на подачу наносов ниже по потоку

Совместное сокращение сброса наносов, ожидаемое для всех шести рек, оценивается в 894 x 10 ⁶ тонн y ¹ (Таблица 2).Расчетная площадь всех горных районов Анд с высотой> 500 м и общая площадь этих нагорья, осушаемая шестью бассейнами плотин, составляла 628 000 км ² и 436 000 км ² , соответственно. Таким образом, процент нагорья Анд, осушаемый бассейнами шести плотин, и ожидаемое снижение выхода андских наносов, представленное указанным выше значением, составляет 69%. Поскольку экспорт из Анд составляет примерно 93% всего стока наносов в бассейне Амазонки [4], строительство этих шести плотин, как ожидается, приведет к сокращению поступления наносов по всему бассейну на 64%.

Влияние на поступление питательных веществ ниже по потоку

Совместное сокращение расхода TP и TN для всех шести плотин составило приблизительно 0,6 и 0,8 x 10 ⁶ тонн y ^-1 , что соответствует снижению на 97% и 83%, соответственно (Таблица 3). Более сильное пропорциональное падение TP отражало более высокий процент твердых частиц и привело к увеличению среднего соотношения TN: TP в питательной нагрузке с 1,4: 1 до 8,6: 1.

питательных веществ этими шестью андскими дамбами приведет к сокращению общего количества ТП и ТН из Андского региона на 67 и 57%, соответственно, и сократит поставку всего бассейна Амазонки на 51 и 23%.Более низкое воздействие на азот отражает большую долю растворенных неорганических и органических компонентов в TN, чем в TP. В бассейновом анализе растворенные компоненты составили 20% и 63% запасов TP и TN соответственно. Текущие поставки ПП и ПН в центральную пойму и дельтовую равнину оцениваются как 4–5 x10 ⁵ и 6–7 X 10 ⁵ тонн y ^-1 соответственно. Ожидается, что эти потоки уменьшатся на 64%, примерно на 3 x 10 ⁵ и 4 x 10 ⁵ тонн y ^-1 , соответственно, если будут построены плотины.

Воздействие на пульс наводнения реки

И река Уатума ниже плотины Балбина, и река Токантинс ниже плотины Тукуруи имели аналогичное сокращение диапазона среднемесячной высоты яруса ниже плотин (рис. 4A и 4C), с уменьшениями на 154 см и 146 см, обнаруженными для Уатума и Токантинс соответственно. Однако величина этих изменений по отношению к диапазону стадии перед заполнением (PSR = 200 см для Уатума и 869 см для Токантинса) и связанные с ними сезонные модели различались.Процентное изменение средней высоты ступени относительно PSR было выше для Uatumã (77%), чем для Tocantins (17%). Увеличение средней высоты яруса наблюдалось под обеими плотинами при маловодье с максимальными различиями в 92 (46% PSR) и 132 см (15% PSR), обнаруженными для Уатума и Токантинс, соответственно. Уменьшение среднемесячной высоты яруса наблюдалось для реки Уатума в период паводка с максимальной разницей в 74 см (37% PSR), но не для реки Токантинс, где средняя высота яруса была аналогична уровням до водохранилища.Поскольку вариации стадий отражали высоту затопления в поймах этих рек (см. Обсуждение), эти изменения имели важные последствия для характера затопления в этих районах. Низколежащие участки ниже уровня 325 см в пойме Уатума и ниже 200 см в пойме Токантинс, которые были сезонно засушливыми до водохранилища, теперь почти полностью затоплены, в то время как горные части поймы Уатума выше уровня 475 см. см, которые были сезонно затоплены при половодье, теперь почти постоянно высыхают.Если мы предположим линейную зависимость между высотой яруса реки и площадью затопления для поймы Уатума, наблюдаемое снижение средней высоты яруса относительно PSR в пиковое половодье представило бы сокращение площади пика затопления на 37%.

Рис. 4.

Изменения среднемесячной высоты яруса и периодов затопления для высоты яруса реки Уатума ниже плотины Балбина (A и B, соответственно) и реки Токантинс ниже плотины Тукуруи (C и D, соответственно), после Астрахань .Периоды подготовки к строительству (синяя линия) = 1973–1982 гг. Для Балбины и 1969–1975 гг. Для Тукуруи; периоды после сбора (красная линия) = 1991–2011 гг. для Балбины и 1985–2014 гг. для Тукуруи. Данные этапа получены из Бразильского национального агентства водных ресурсов, ANA [70]. Указаны стандартные планки погрешностей.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g004

Изменения в общей картине затопления в поймах Уатума (рис. 4B) и Токантинс (рис. 4D) также различались. На всех участках выше уровня ступени ~ 430 см в пойме Уатума периоды паводков были более короткими, а на участках ниже этого уровня — более длительные периоды паводков.Сроки паводков на всех высотах, кроме 430 см, существенно изменились. Периоды паводков также менялись на ступенях ниже ~ 670 см в пойме Токантинса, с более короткими периодами паводков, происходящими выше ~ 280 см, и более длинными периодами ниже этой отметки. Существенных изменений периода половодья на высотах ярусов выше 670 см не произошло.

Влияние на вылов рыбы в нижнем течении

На долю коммерческого рыболовного флота приходилось только 9% общего вылова рыбы в регионе Лорето за исследуемый период.Остальные 91% приходились на рассредоточенные прибрежные рыболовецкие сообщества. Prochilodus nigricans , Potamorhina altamazonica и Psectrogaster amazonica , мелкие детритофаги семейств Prochilodontidae и Curimatidae, составили 55% от общего вылова рыбы. 165 промысловых зон эксплуатировались регулярно в течение всех лет, и на эти промысловые зоны приходилось 76% общего вылова рыбы. При анализе множественной линейной регрессии ЗО не оказали существенного влияния на вылов рыбы из-за пропорционально высокого вклада в вылов только нескольких регулярно используемых промысловых зон (Таблица 4).Единственные значимые регрессии были обнаружены как для TY, так и для YFZ по отношению к MxFA с задержкой в ​​2 года (Таблица 4) (Рис. 5). Эти простые модели линейной регрессии объяснили 75% и 83% наблюдаемой дисперсии TY и YTZ для региона Лорето, соответственно. Снижение общего годового улова рыбы, прогнозируемое по первой модели (рис. 5), из-за уменьшения максимальной затопляемой площади после водохранилища, показано на рис. 6.

Рис. 5. Связь между общим годовым уловом рыбы и максимальной площадью затопления двумя годами ранее для региона Лорето в Перу.

Затопленные районы, смоделированные с использованием крупномасштабной численной гидрологической модели MGB-IPH, разработанной специально для бассейна Амазонки [71, 72]. Годовой улов рыбы, полученный от DIREPRO (Dirección Regional de Producción, Перу).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g005

Рис. 6. Прогнозируемое снижение годового вылова рыбы для региона Лорето из-за сокращения максимальной годовой площади затопления после водохранилища.

Связь смоделирована с использованием процентных изменений средней максимальной затопляемой площади (MxFA) и регрессионной модели: Y = 1.5 ( MxFA ) — 25 723, с лагом 2 года.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g006

Влияние на вылов рыбы в верхнем течении

Ареальный вылов рыбы, оцененный по формуле 2 для водохранилищ Анд, составил 2,1 тонны км ^-2 y ^-1 . Общий годовой улов рыбы, прогнозируемый для 4 водохранилищ Анд, умножив это значение на ожидаемую площадь поверхности водохранилища, составил от 509 тонн y ^-1 для водохранилища Rositas до 15 200 тонн y ^-1 для водохранилища Manseriche (Таблица 5 ).

Отстойник резервуара

Прогнозируемое время заполнения наносами для четырех Андских плотин варьировалось от 106 лет для Ангоста-дель-Бала до 6240 лет для водохранилища Мансериче (Таблица 6). Последствия этих результатов для среды коллектора рассматриваются ниже.

Выбросы парниковых газов

Среднегодовые выбросы CO ₂ -эквивалентных выбросов углерода, включая как CO ₂ , так и CO ₂ эквивалента потоков CH ₄ для водохранилищ, нижних участков и гидроэлектрических систем в целом, вместе с коэффициентами выбросов углерода для 4 запланированных Андских плотины, рассчитаны на первые 30 лет эксплуатации (Таблица 7).Средние общие выбросы были самыми низкими для плотины Инамбари и самыми высокими для плотины Мансериче. Средние выбросы из водохранилищ были самыми низкими для Rositas и самыми высокими для водохранилища Manseriche. Средние выбросы ниже по течению от водохранилищ также были самыми низкими для Роситас и самыми высокими для Мансерише, и в среднем составляли 17% от средних общих выбросов для всех плотин. Коэффициенты выбросов углерода, основанные на средних общих выбросах, были самыми низкими для Инамбари и самыми высокими для плотины Мансериче со средним арифметическим значением 0,091 тонны C-CO ₂ e МВтч ^-1 и средневзвешенным значением 0 МВт.139 тонн C-CO ₂ e МВтч ^-1 для всех плотин.

Прогнозируемые годовые выбросы выше и ниже всех плотин снизились в течение первых 10 лет эксплуатации, а затем оставались относительно стабильными, как показано в результатах для плотины Мансериче (рис. 7). Согласно прогнозам, выбросы из водохранилища Мансериче снизятся с начального максимума 33,2 X 10 ⁶ до 2,5 X 10 ⁶ тонн C-CO ₂ e y ^-1 через 30 лет после заполнения. Выбросы после переработки были значительно ниже, снизившись с начального максимума 3.9 X10 ⁶ до 0,4 X10 ⁶ тонн C-CO ₂ e y ^-1 в течение следующих 30 лет. Общий объем выбросов снизился с начального максимума 37,1 X 10 ⁶ тонн C-CO ₂ ey ^-1 до уровня 2,8 X 10 ⁶ тонн C-CO ₂ ey ^-1 после 30 годы. Общий совокупный выброс углерода в эквиваленте CO2 для плотины Manseriche, по оценкам, за первые 30 лет после заполнения составил 237 X 10 ⁶ тонн C-CO2e, при этом 88% выбрасывается с поверхности водохранилища и 12% сбрасывается ниже по течению от плотины.Среднесуточные объемы выбросов CO ₂ -эквивалентных выбросов углерода, оцененные для водохранилищ Ангоста-дель-Бала, Мансериче, Роситас и Инамбари за 30-й период, составили 2660, 3090, 2020 и 3790 мг C-CO2e м ^-2 d ^-1 , соответственно, со средним значением для всех резервуаров 2890 мг C-CO2e м ^-2 d ^-1 .

Рис. 7. Прогнозируемые выбросы СО2-эквивалента углерода вверх и вниз по течению от плотины Мансерише в течение первых 30 лет эксплуатации.

Выбросы из водохранилища оцениваются по [82]. Выбросы ниже по течению оцениваются согласно [88].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g007

Меркурий динамика

Нормализованный средний уровень содержания ртути в Cichla spp. из Балбинского водохранилища увеличилось с низкого уровня 0,15 мкг г ^-1 в 1992 году до пика 0,65 частей на миллион в 1997 году, через 10-11 лет после заполнения, а затем снизилось до 0,32 мкг г ^-1 к 2003 году (рис. .Средние уровни ртути в волосах местного населения, потреблявшего эту рыбу в качестве основного источника белка, следовали аналогичной тенденции (рис. 8) [95], повышаясь с начального значения около 4,3 мкг г ^-1 в 1995 г. до пика. 7,5 мкг г ^-1 в 1999 г., а затем снижение до 5,6 мкг г ^-1 к 2000 г.

Рис. 8. Исторические вариации уровней ртути в Cichla spp (синяя линия) и в волосах рыбоядных жителей (красная линия) из водохранилища Балбина после захоронения.

Данные из [95] и Б. Форсберга, неопубликованные.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182254.g008

Обсуждение

Воздействие на подачу наносов ниже по потоку

Теоретические и исторические данные из других запруженных рек показывают, что ожидаемое уменьшение сброса наносов на 900 x 10 ⁶ тонн y ^-1 в случае строительства шести новых андских плотин будет иметь серьезные последствия для речных и прибрежных экосистем ниже по течению от этих участков. [98].Характер и время этих воздействий, а также степень их распространения через речные экосистемы будут зависеть от гидрологических и геоморфических характеристик речной системы, которые варьируются от Андского выступа до дельты Амазонки (рис. 1). Основываясь на результатах, полученных в Амазонке [20] и других речных системах [11,14], наибольшие воздействия, вероятно, будут происходить в прибрежных районах, ближайших к плотинам, где ожидается значительное сокращение поступления наносов и умеренное сокращение пиковых расходов воды приводить к эрозии и врезанию русел в русло, а также к снижению скорости миграции русла.Ожидается, что постепенное укрупнение или вскрытие более мелких отложений приведет к образованию армированных скалистых пластов в булыжниково-песчаных участках, ближайших к плотинам, и крупных песчаных пластов на большей части участков выступов.

Williams и Wolman [11] оценили увеличение глубины русла (разреза) ниже по течению от 6 водохранилищ вдоль рек Колорадо и Миссури, сопоставимое по размеру с тем, что запланировано для рек Гранде и Инамбари. Авторы проанализировали изменения морфометрии канала после заполнения и разработали эмпирические модели для прогнозирования максимального увеличения глубины канала в каждом поперечном сечении, d _max (м), а также времени, которое потребуется для достижения 50% и 95 % от этого максимального значения, T _0.5 и Т _0,95 соответственно. Средние значения d _max ниже этих плотин варьировались от 1,4 до 4,9 м, а значения T _0,5 — от 4 до 13 лет. Оставшееся изменение было более медленным из-за увеличения размеров частиц и разработки бронированных кроватей со средними значениями T _0,95 от 83–246 лет. Длина этих деградированных участков и скорость их расширения вниз по течению варьировались между участками в зависимости от поступления наносов из притоков вниз по течению от плотин [14].Спустя двадцать лет они увеличились с 15 до более чем 120 км.

Ожидается, что протяженность врезки русла под более крупными плотинами, такими как запланированные на реках Укаяли, Мараньон и Уаллага, в некоторых отношениях будет отличаться. Было обнаружено, что высота русла реки Нил ниже Асуанской плотины уменьшилась на 0,3–0,7 м после водохранилища [99], но не было известно, насколько далеко вниз по течению простирались эти изменения. Дай и Луи [10] обнаружили гораздо большие изменения в русле реки Янцзы ниже по течению от плотины Трех ущелий с доказательствами глубины врезки от 1 до 2.5 метров и простирается на 670 км ниже водохранилища. Таким образом, степень врезки под плотинами большего размера, похоже, аналогична таковой под плотинами меньшего размера, но может простираться намного дальше вниз по течению.

По мере уменьшения высоты русла прибрежных рек ожидается понижение уровня поверхности реки, что приведет к снижению поступления воды, отложений и питательных веществ в прилегающую среду поймы во время сезонных паводков. Ожидается, что это не только снизит плодородие поймы, но и изменит пространственные модели затопления, что имеет решающее значение для растений поймы [21, 35].Снижение связи между каналами и поймами может также повлиять на мобильность населения и перемещение рыб и других водных организмов, которые мигрируют между этими средами для питания или размножения.

Анализируя временную динамику русел рек и геоморфологию поймы в бассейне Амазонки, Константин и др. . [20] продемонстрировали, что скорость изменения русла, скорость отрыва русла и частота возникновения стариц положительно коррелировали с нормализованным по ширине расходом наносов, и что наибольшие эффекты наблюдались в прибрежных районах Амазонки.Основываясь на их выводах, мы ожидаем, что массовое сокращение сброса наносов, прогнозируемое для выступов ниже дамб Анд, приведет к значительному снижению скорости миграции и отрыва русел, а также частоты возникновения стариц вдоль этих каналов. Основываясь на исследованиях динамики лесов в этом же регионе [100], мы ожидаем, что сокращение миграции каналов приведет к общему снижению разнообразия растений как в наземной, так и в водной среде. Повышение стабильности и уменьшение затопления поймы вдоль этих участков также, вероятно, будет способствовать развитию сельского хозяйства с сопутствующим увеличением обезлесения.Ожидается, что темпы эрозии и осаждения в обоих каналах и аллювиальных заболоченных землях также снизятся [20], что снизит плодородие и способность хранения отложений в этих средах.

Субандские возвышенности захватили около 50% всех наносов, покидающих Анды за последние ~ 10 миллионов лет, и продолжают это делать в разной степени в эпоху инструментальных измерений отложений [63, 61]. В реке Бени, например, почти половина из 243 x 10 ⁶ тонн и ^-1 наносов, проходящих через ущелье Ангосто-дель-Бала, в настоящее время откладывается в погружающемся форландском бассейне [18, 98].Об аналогичных уровнях хранения сообщалось в прибрежных полосах рек Гранде и Мараньон [18, 63]. Таким образом, снижение скорости осадконакопления в этих прибрежных бассейнах может оказать значительное влияние на баланс наносов в этих регионах.

Степень, в которой уменьшенные нагрузки наносов и их эффекты распространяются через речную систему равнин, будет зависеть от величины поступления наносов из нижележащих притоков и процессов обмена между руслом и поймой равнин. Результаты по другим крупным речным системам дают некоторое представление об ожидаемых тенденциях.В реке Янцзы ниже плотины «Три ущелья», куда поступают наносы из небольших притоков и эрозии русла, сброс наносов был на 40% ниже, чем уровни, предшествующие водохранилищу, на 1200 км ниже плотины [10]. В реке Нил ниже Асуанской плотины, которая не имеет значительных притоков ниже по течению, наносимые наносы все еще были на 80% ниже уровней до водохранилища в 965 км ниже по течению от водохранилища [6]. В реке Миссисипи, которая имеет плотины, удерживающие отложения вдоль всех ее основных притоков, медианная нагрузка наносов чуть выше ее дельты в настоящее время составляет 73% ниже уровней, предшествующих водохранилищу [101], несмотря на большие притоки притоков.Иного можно ожидать ниже дамб Анд, где большинство притоков все еще в значительной степени не регулируются. Притоки прибрежных и равнинных территорий ниже шести участков Андских плотин истощают около 31% Андского нагорья и, предположительно, составляют около 29% нынешней нагрузки наносов в основном русле Амазонки, если исходить из 93% от общего объема стока Анд [4] . Поступления из рек, истощающих Гайанский и Бразильский щиты, могут увеличить эту долю до 7% [4]. Таким образом, можно ожидать, что источники наносов ниже по течению будут поддерживать нагрузку наносов в нижнем течении основного русла Амазонки не более 36% от его уровня до заполнения.

Было показано, что эрозия русла и отложения играют важную роль в динамике наносов в низменной части Амазонки. Подробный баланс наносов на участке протяженностью 1560 км главной магистрали Амазонки между Сан-Паулу-де-Оливенса и Обидуш [19] (рис. 1) продемонстрировал, что обмен наносов из-за эрозии берегов (1570 x 10 ⁶ тонн y ^-1 ), бар осаждение (380 x10 ⁶ тонн y ^-1 ) и пойменные отложения (1690 x10 ⁶ тонн y ^-1 ) были того же порядка величины, что и общий приток притока (1448 x 10 ⁶ тонн y ^-1 ).Совокупным результатом притоков притоков и процессов обмена руслами по всему участку было чистое сокращение по крайней мере 200 x10 ⁶ тонн y ^-1 в потоке наносов ниже по течению, которые откладывались вдоль центральной поймы Амазонки. Еще 300–400 x 10 ⁶ тонн y ^-1 в настоящее время отложены на равнине Дельты ниже Обидуша [19]. Основано на отношениях, описанных Константином и др. . [20], мы ожидаем, что масштабы процессов обмена русла будут снижаться по мере того, как нагрузка наносов в главном русле снижается после заполнения, в то время как низменные поймы и дельтовые районы должны продолжать действовать как чистый сток для наносов в регионе.

Если первоначальное уменьшение сброса наносов, вызванное дамбами Анд, пополняется только нижними притоками, а выступы и низменности основного стока продолжают действовать как чистый сток наносов, ожидается, что нагрузка наносов в магистральной части реки Амазонки снизится как минимум на 64% и это может иметь серьезные последствия для районов центральной поймы и дельты. Ожидается, что очистка русла русла уменьшит гидрологическую связь между каналами и поймами и изменит режим затопления пойменных озер и водно-болотных угодий, что приведет к соответствующему воздействию на водную флору и фауну [21, 35, 37].Снижение концентраций наносов приведет к значительному сокращению количества взвешенных наносов, сливаемых в пойму через пойменные каналы и диффузный поток через берег [19]. Основные низменности являются наиболее густонаселенными регионами Амазонки и наиболее важными для сельского хозяйства и производства рыбы. Уменьшение поступления этих богатых питательными веществами отложений может изменить морфологию и гидрологию этих сред осадконакопления [9, 20] и потенциально снизить их сельскохозяйственную и водную продуктивность.

Влияние на поступление питательных веществ ниже по потоку

Хотя ожидаемое сокращение поступления биогенных веществ в бассейне из-за плотин было несколько ниже, чем прогнозировалось для отложений, особенно для азота, прогнозируемые изменения значительны. Поскольку эти сокращения связаны преимущественно с мелкими отложениями, ожидается, что они распространятся на поймы и дельту равнин и повлияют на баланс питательных веществ в этих регионах. По нашим оценкам, поставки ПП и ПН в эти среды осадконакопления сократятся на 62%.Влияние этого снижения на плодородие почвы и сельскохозяйственное производство в этих регионах неясно. На основании минералогического анализа Martinelli et al . [23] пришли к выводу, что почвы вдоль центральной поймы Амазонки образовались преимущественно из горных пород Анд. Химический анализ показал, что они плодородны, с повышенными уровнями Na, Mg, K, Ca, P и ионообменной способностью [23, 24, 25], особенно по сравнению с древними твердыми и черноземными пойменными почвами. Эти питательные вещества медленно вымываются из минерального компонента почвы и, предположительно, будут высвобождаться в течение многих лет без дополнительных наносов.Напротив, уровни азота в почвах центральной поймы Амазонки низкие по сравнению с потребностями в питательных веществах пойменных лесов и могут потребовать регулярных поступлений из реки и других источников для поддержания плодородия и продуктивности почв [24]. При анализе баланса азота в центральном пойменном озере Амазонки, который включал обширные площади сезонно затопляемых сельскохозяйственных земель, Керн и Дарвич [102] обнаружили, что чистый приток из реки составляет 50% от общего поступления азота в озеро. остальная часть приходится на атмосферное осаждение и азотфиксацию.Эти затраты были компенсированы потерями от денитрификации, что привело лишь к небольшому чистому годовому приросту фертильности системы. Учитывая динамику азота в этой системе и его очевидный дефицит по сравнению с другими питательными веществами для растений, значительное сокращение поступления PN в поймы равнин, вероятно, приведет к снижению содержания азота в почве и снижению продуктивности сельского хозяйства в водной среде в этих регионах.

Ожидается, что сокращение поступления питательных веществ в поймы основных сточных вод приведет к снижению концентраций TP в пойменных озерах Амазонки.Концентрации TP в этих озерах частично зависят от поступления биогенных веществ из связанных рек [102]. Притоки Анд, протекающие через центральную низменность Амазонки, имеют высокий уровень TP [5, 103], а уровни TP в связанных с ними пойменных озерах примерно в два раза выше, чем уровни, связанные с реками с чистой и черноводной водой, бедными питательными веществами [26, 76]. Есть свидетельства того, что только часть фосфора, связанного с речными твердыми частицами, является биодоступной [104]. Однако корреляции, обнаруженные между концентрацией TP и биомассой и продукцией фитопланктона в озерах центральной поймы Амазонки [26, 27, 76], предполагают, что более низкие поступления речных твердых частиц после водохранилища могут также снизить продукцию фитопланктона.Это, в свою очередь, может привести к снижению улова промысловой рыбы, 40% которой приходится на пищевые сети на основе фитопланктона [105, 106]. Гулдинг и др. . [16] объяснили крах индустрии планктоноядных мапара в низовьях реки Токантинс сокращением биомассы фитопланктона после строительства плотины Тукуруи. Мерона и др. . [107] объясняют общее снижение продуктивности водных ресурсов и улова рыбы на единицу усилия ниже плотины Тукуруи снижением уровней питательных веществ.Историческое снижение улова рыбы в реке Нил и прибрежных районах ниже по течению от Асуанской плотины также объясняется более низким уровнем питательных веществ и первичной продукции водной среды, связанной с удержанием питательных веществ в водохранилище [7, 8].

Снижение соотношения N: P поступающих питательных веществ вниз по течению из-за избирательного удержания богатых P отложений после захоронения, также может повлиять на модели ограничения питательных веществ в низинных пойменных растениях, усиливая тенденцию к уже выявленному ограничению азота. в этих средах [24, 26, 27, 76, 102, 108].

Воздействие на пульс наводнения реки

Наблюдаемое уменьшение диапазона среднемесячных высот ступеней реки Уатума ниже плотины Балбина (рис. 4A) и реки Токантинс ниже плотины Тукуруи (рис. 4C) типично для большинства плотин гидроаккумулирующих мощностей, где колебания ступеней и расхода снижаются для стабилизации. производство электроэнергии [11, 42, 43, 44]. Ожидалось, что почти постоянное наводнение в низинных частях поймы ниже этих плотин из-за увеличения высоты яруса при маловодье повлияет на аллювиальную растительность, занимающую эти регионы.Недавнее исследование аллювиальных лесов под плотиной Балбина показало, что все деревья, занимающие низменные участки поймы, в настоящее время в основном мертвые [109]. Анализ колец деревьев и датирование этих мертвых деревьев C14 показали, что большинство из них погибло в период с 2001 по 2001 год. 2010 г., когда нижняя часть поймы была постоянно затоплена в течение нескольких лет [109]. Деревья, занимающие самые высокие отметки в пойме Уатума, фенология которых обычно связана с сезонными циклами паводков [37, 38], также пострадали бы, поскольку эти районы в настоящее время почти постоянно пересыхают (рис. 4A).Значительное сокращение площади пикового затопления, ожидаемое в пойме ниже Балбинской плотины (~ 37%), могло также привести к снижению улова рыбы в этом регионе [39–41].

Изменения в периоде паводка наблюдались почти на всех высотах в пойме Уатума (рис. 4B) и на всех, кроме самых высоких отметок в пойме Токантинса (рис. 4D). Было показано, что распределение, биомасса и разнообразие растений в поймах Амазонки тесно связаны с периодом наводнения, при этом наибольшая биомасса и разнообразие сообществ связаны с самыми короткими периодами наводнений [31, 34, 35, 38, 45].Сезонные циклы роста, опадания листьев, образования семян и покоя у этих видов синхронизированы с годовым циклом паводков [37, 38]. Нарушение этих моделей из-за изменений в пространственном распределении периодов затопления повлияет на все сообщество растений поймы, а также на сообщества рыб, птиц, приматов и насекомых, которые зависят от этих растений в плане их собственного роста и воспроизводства, как показано в аналогичных условиях. [15, 32, 33, 36].

Воздействие водохранилища на пульсации паводков под шестью водохранилищами Анд будет зависеть от режимов управления сбросами, применяемых их операторами, и геоморфологических характеристик речных русел и пойм, присутствующих в нижнем течении реки.Изменения в изменении высоты яруса, наблюдаемые ниже Балбины и Тукуруи, отражают DMR, используемые на этих плотинах, а наблюдаемые различия между плотинами указывают на диапазон изменений, ожидаемых ниже Андских плотин. Воздействие этих изменений на окружающую среду поймы ниже дамб Анд будет зависеть от топографии этих территорий относительно колебаний уровня реки [21]. Реки ниже плотин Балбина и Тукуруи — это реки с низким градиентом и относительно низкими концентрациями взвешенных наносов [107, 109].Из-за низкого поступления наносов топография поймы изменчива, без дамб на окраинах реки. Окружающая среда поймы хорошо связана с рекой и полностью изолирована только при крайней низкой воде. В результате изменения периодов паводков на пойме после водохранилища напрямую коррелировали с изменениями высоты уровня реки (рис. 4). Все поймы ниже по течению от участков Андских плотин связаны с реками со средним и высоким градиентом с высокой концентрацией взвешенных наносов [18, 61].Из-за большого поступления наносов во время сезонных паводков эти поймы имеют тенденцию быть возвышенными и однородными по топографии и покрыты в основном аллювиальными лесами, старицами и озерами с полосами прокрутки [29, 100]. Из-за высокого уклона и наносов рек они подвержены быстрой боковой эрозии и смене русла [20], что приводит к возникновению нестабильных дамб, через которые проходят многочисленные каналы полосы прокрутки [29, 100]. Эти каналы позволяют осуществлять обмен водой между рекой и поймой, что приводит к высокому уровню связи на протяжении большей части гидрологического цикла [29].Таким образом, как и в случае с Балбиной и Тукуруи, мы ожидаем тесной корреляции между изменениями в изменчивости стадий рек и периодами паводков на этих поймах. Однако, поскольку в поймах Анд преобладают более высокие возвышения, уменьшение средней высоты ступени при половодье может привести к постоянной изоляции гораздо большей части поймы, чем это наблюдалось ниже плотин Балбина и Туруруй. Это может иметь серьезные последствия для биоты, населяющей эти территории, особенно на фенологию пойменных растений [37, 38] и выживание животных, зависящих от этих растений [15, 32, 33].Изоляция значительной части поймы может также способствовать заселению этих территорий людьми и ускорять темпы обезлесения в аллювиальных лесах.

Влияние на производство рыбы в нижнем течении

Сильная положительная корреляция, обнаруженная в регионе Лорето между годовым уловом рыбы и максимальной площадью затопления за два года до вылова (Таблица 4, Рис. 5), согласуется с наблюдением, что улов рыбы Лорето состоял преимущественно из короткоживущих видов. П . nigricans , самый важный вид в промысле Лорето [74, 75], имеет промысловый возраст пополнения примерно 1,5 года [110, 111]. Аналогичный временной лаг (~ 2 года) между пиковым затоплением и уловом рыбы наблюдал Веллком [39] в нескольких африканских речных системах, Мерона и Гаскуэль [40] в пойменном озере Амазонки и Исаак и др. . [41] для многовидового промысла в нижней части Амазонки, но не Кастелло и др. . [73] по уловам детритоядных рыб в этом же регионе.Уэллком объяснил задержку во взаимоотношениях между африканскими странами положительным влиянием увеличившихся наводнений на рост и выживаемость молодых годовалых (YOY), которые были пойманы во взрослом возрасте 1-2 года спустя. Выживание YOY P . nigricans и другие короткоживущие виды в регионе Лорето зависят от наличия затопленных лесов и других мест обитания с растительностью, которые обеспечивают убежище от более крупных хищников. Во время крупных наводнений размер этого убежища и вероятность выживания значительно увеличились бы, что способствовало бы большему улову рыбы, когда эти YOY были пойманы 1.5–2 года спустя.

Если бы уменьшение высоты пикового уровня и площади затопления, подобное наблюдаемому ниже плотины Балбина, произошло ниже плотин TAM 40, Понго де Агирре и Понго де Мансериче, влияние на улов рыбы в регионе Лорета было бы драматическим. Согласно прогнозной модели, представленной здесь (рис. 6), сокращение максимальной площади затопления на 37% в регионе Лорето приведет к снижению годового вылова рыбы на 88%. Поскольку аналогичного изменения высоты пиковой ступени ниже плотины Тукуруи не наблюдалось, это следует рассматривать как наихудший сценарий.Ожидается, что 3 андские дамбы, запланированные для речной системы Мадейры, также уменьшат площадь пикового затопления и уловы рыбы на обширных речных водно-болотных угодьях вниз по течению от этих участков. Ожидается дополнительное снижение улова рыбы из-за снижения поступления биогенных веществ в эти реки и поймы после наводнения.

Влияние на добычу рыбы

Оценка площадного вылова рыбы для Андских водохранилищ (2,1 тонны км ^-2 y ^-1 ) была аналогична максимальному значению, зарегистрированному в Тукуруйском водохранилище после водохранилища, 1.7 тонн км ^-2 y ^-1 [107]. Ожидается, что уловы рыбы в андских плотинах будут более стабильными, чем уловов, встречающихся в низинных плотинах Амазонки, поскольку питательные вещества, которые поддерживают их, будут поступать в основном из притоков Анд, а не из разлагающейся наземной растительности [54, 107]. Общий улов рыбы, оцененный для Андских водохранилищ (Таблица 5), может частично компенсировать потерю улова рыбы, ожидаемую ниже плотин (Рисунок 6). Предполагаемый улов рыбы в водохранилище Мансериче (15 200 тонн км ^-2 y ^-1 ), например, аналогичен среднему улову рыбы в регионе Лорето (19 400 тонн км ^-2 y ^-1 ). .Однако воздействие на средства к существованию, экономику и снабжение белком населения ниже по течению от плотин, вероятно, будет серьезным, а загрязнение ртутью как выше, так и ниже плотин может создать дополнительные проблемы (см. Ниже).

Отстойник резервуара

Помимо воздействия на донные отложения и запасы питательных веществ, отложения в водохранилищах могут также влиять на работу плотин, качество бентических местообитаний и характер деятельности человека в водохранилищах.Если водохранилище заполнится до такой степени, что осадок начнет попадать в турбины, это повлияет на работу плотины. Хотя это можно смягчить или отсрочить с помощью дноуглубительных работ и управления потоками, когда уровни отложений достигают притока в турбину, это часто означает конец полезного срока службы электростанции. Если и когда это произойдет, зависит от скорости заполнения (Таблица 6), пространственного распределения отложений и глубины притока в турбину. Для водохранилищ Мансериче и Инамбари, время полного заполнения которых оценивается в 6240 и 1225 лет соответственно, повреждение наносов маловероятно до того, как другие факторы прекратят работу плотины [112].Напротив, время полного заполнения резервуаров Ангоста-дель-Бала и Роситас, 106 и 126 лет, соответственно, близко к ожидаемому сроку полезного использования большинства плотин (50–100 лет [112]), а время заполнения до притока через турбину ожидается. быть значительно короче, что может повлиять на техническую жизнеспособность этих плотин.

Также необходимо учитывать несколько воздействий на окружающую среду, связанных с отложениями. Отложения мелких речных частиц покроют крупнозернистый гравий, первоначально встречавшийся на дне реки, что окажет воздействие на придонную фауну и рыбу, которые используют эту среду обитания для кормления и нереста.Донные отложения будут накапливаться в первую очередь возле впадающих притоков, где ожидается развитие новых заболоченных территорий. Эти водно-болотные угодья могут предоставить новые среды обитания для региональной флоры и фауны, но также могут предоставить новые источники парниковых газов и места для метилирования ртути. Добыча золота на аллювиальных месторождениях в бассейне выше по течению от плотины в настоящее время ограничена узкими пойменными зонами из-за высокого риска добычи в руслах с быстрым течением реки. Обширные залежи аллювиальных отложений, которые, как ожидается, будут накапливаться около устьев притоков в резервуаре, обеспечат идеальные условия для добычи россыпей и, вероятно, приведут к расширению этой деятельности в регионе.Расширение горнодобывающей и другой деятельности выше по течению от водохранилища может увеличить приток наносов и связанной с ними ртути в водохранилище, что приведет к ускорению заиливания и загрязнения ртутью.

Выбросы парниковых газов

Среднесуточная скорость поверхностных выбросов для 4 водохранилищ в течение первых 30 лет эксплуатации, 2890 мг C-CO ₂ em ^-2 дней ^-1 , была несколько ниже среднего значения 3817 C-CO ₂ em ^-2 d ^-1 сообщается для водохранилищ Амазонки [82, дополнительные данные]).Это неудивительно, учитывая ожидаемое изменение выбросов с течением времени (рис. 7) [47], а также то, что возраст большинства водохранилищ Амазонки намного моложе 30 лет. Однако, учитывая общую площадь поверхности этих водохранилищ (8812 км ² ), они могут оказать значительное влияние на глобальные выбросы. Основываясь на недавнем обзоре выбросов с поверхности водохранилищ во всем мире [113], сумма среднегодовых выбросов за 30 лет от всех четырех гидроузлов (80,9 X 10 ⁵ тонн C-CO ₂ ey ^-1 , Таблица 7) увеличит глобальные выбросы из этого источника на 1%.Выбросы вниз по течению не учитывались в этой оценке, поскольку данные для этого компонента выбросов отсутствуют для большинства плотин.

Ожидается, что в среднем 17% от общего объема выбросов углерода (16,6 x 10 ⁵ тонн C-CO ₂ e y ^-1 , таблица 7) будет происходить ниже по течению от 4 андских плотин. Было показано, что выбросы ниже по течению вносят значительный вклад в общие выбросы в других плотинах Амазонки [47, 86, 87, 88] и всегда должны учитываться при оценке воздействия этих систем на окружающую среду.

Следует ли считать значения, представленные в таблице 7, чистыми или валовыми выбросами, будет зависеть от ожидаемых изменений в региональном углеродном балансе после захоронения. Чистые выбросы в данном контексте представляют собой чистую разницу между балансом CO ₂ эквивалента углерода в ландшафте водохранилища до и после захоронения. Большая часть площади, которая будет затоплена четырьмя Андскими водохранилищами, в настоящее время занята тропическими широколиственными лесами, тогда как меньшая часть занята руслами рек и речными заболоченными территориями.Недавний обзор анализа баланса массы углерода для низинных лесов Амазонки [114] пришел к выводу, что эта система приблизительно углеродно-нейтральна. Несколько региональных анализов оценили высокие валовые выбросы CO ₂ эквивалента углерода из речных каналов и водно-болотных угодий в низменности Амазонки [115, 116, 117]. Однако, когда поглощение углерода водными растениями было также рассмотрено в более полном анализе баланса массы [26, 118], эти системы также оказались приблизительно углеродно-нейтральными. Ошибки, возникающие во всех этих анализах баланса массы, слишком велики, чтобы с уверенностью определить, являются ли эти системы углеродно-нейтральными, нетто-поглотителями чистых источников углерода для атмосферы, и нет аналогичных балансов массы для лесов и водно-болотных угодий в Андах. область.Основываясь на результатах для равнинных регионов, упомянутых выше, вполне вероятно, что леса и водно-болотные угодья, в настоящее время занимающие территории проектируемых водохранилищ Анд, также близки к углеродно-нейтральным, и что выбросы, выпущенные из этих районов после затопления (Таблица 7), будут представлять собой чистые значения. Мы не рассматриваем в этом анализе ассимиляцию атмосферного CO ₂ наземным лесом в период роста его биомассы, поскольку это происходило на протяжении тысячелетий. CO ₂ эквивалента потоков углерода, образовавшихся в результате разложения этой биомассы после погружения, поэтому считаются чистыми выбросами.Мы также игнорируем выбросы CO ₂ , связанные с первичной добычей воды в водохранилище, поскольку они уравновешены недавней фиксацией CO ₂ . Однако выбросы метана, связанные с водным производством, могут вносить значительный вклад в чистые выбросы CO ₂ эквивалента из-за разницы в потенциале глобального потепления фиксированного CO ₂ и высвобожденного CH ₄ [85].

В связи с глобальным ростом выбросов парниковых газов и все более очевидными последствиями глобального потепления выбор технологий производства электроэнергии часто включает сравнение коэффициентов выбросов углерода (CEF).Бози [119] оценил CEFS для тепловых электростанций, работающих на природном газе, мазуте и угле в Бразилии, в 0,115, 0,205 и 0,257 тонны C MWh ^-1 , соответственно. Все рассматриваемые здесь гидроэлектростанции имели CEF ниже этих альтернатив ископаемому топливу (Таблица 7), за исключением Manseriche, у которого был прогнозируемый CEF (0,206 тонны C-CO ₂ e MWh ^-1 ), аналогичный мазутная электростанция и почти вдвое выше газовой электростанции. Учитывая изобилие запасов природного газа в регионе Амазонки и большое воздействие на окружающую среду, связанное с плотинами, в случае плотины Мансериче следует рассмотреть альтернативные источники энергии.

Меркурий динамика

Историческая картина загрязнения ртутью Cichla sp . в Балбинском водохранилище (рис. 8) был аналогичен таковому для крупных хищных рыб, таких как Esox sp . в водохранилищах северного умеренного пояса с постепенным повышением и понижением содержания ртути в течение первых 10–25 лет после заполнения [50, 51, 120]. Было обнаружено, что пиковые уровни ртути в водохранилищах северного умеренного пояса наблюдаются через 3–13 лет после захоронения, а концентрации ртути возвращаются к уровням до захоронения через 10-25 лет после захоронения [50, 51, 120].Эти тенденции объясняются постепенным увеличением метилирования и биоаккумуляции неорганической ртути, естественно присутствующей в этих системах, из-за медленного разложения затопленной наземной растительности, которая создает аноксические условия, благоприятные для метилирования. По мере того, как запасы углерода в земной среде истощаются, а концентрация кислорода повышается, уровни метилирования и загрязнения водной биоты возвращаются к своим значениям до накопления. Уровни ртути в Cichla sp . росла в течение первых десяти лет после изъятия, достигнув пикового значения 0.65 мкг г ^-1 в период с 1997 по 1998 год (рис. 8). Затем уровень снизился в течение следующих 6 лет и все еще не вернулся к уровням до захоронения через 25 лет после захоронения [53]. Пик уровня Hg наблюдается у Cichla sp . превышает значение 0,5 мкг г ^-1 , рекомендованное ВОЗ и федеральным правительством Бразилии для безопасного потребления.

Водохранилища Амазонки отличаются от водохранилищ с северным умеренным климатом тем, что в них часто ведется коммерческое рыболовство, при котором используются большие популяции рыб, которые обычно развиваются в этих системах.Рыболовные сообщества в Балбине и других водоемах Амазонки получают большую часть своего белка из водоемов и фактически являются главными хищниками в пищевой цепи водохранилища. Поэтому неудивительно, что историческая тенденция уровней ртути в волосах жен рыбаков Балбины была аналогична той, которая обнаруживается в рыбе (рис. 8), с пиковыми уровнями ртути в волосах, приходящимися на 1991 год, всего через 1-2 года после пика. в рыбных ценностях. Концентрация ртути в волосах была выше, чем в рыбе, достигая максимального уровня 7.5 мкг г ^-1 . Концентрации превышали консервативный референсный предел в 1 мкг ^-1 , установленный USEPA в течение всего периода исследования, и превышали референтный предел в 6 мкг ^-1 , установленный ВОЗ в период с 1997 по 2000 год, что указывает на повышенный риск для здоровья для этого населения.

Загрязнение ртутью также ожидается под водохранилищами гидроэлектростанций, поскольку бескислородные гиполиминетические воды, богатые MeHg, выбрасываются через турбины в русло реки ниже по течению.Каспер и др. . [53] обнаружили повышенные концентрации MeHg до 200 км ниже по течению от Балбинской плотины. Было показано, что рыба ниже плотин Балбина и Самуэль имеет более высокие уровни загрязнения ртутью, чем рыбы, обнаруженные в соответствующих водохранилищах [52, 53], из-за загрязняющего воздействия турбинного выброса.

Подобные модели ожидаются в шести андских водохранилищах с некоторыми важными отличиями. Все эти водоемы затопят обширные наземные леса, которые, как ожидается, разложатся и создадут условия, способствующие метилированию ртути как минимум на 10 лет.Ожидается, что в этот период уровни ртути в водоемах и среди людей, потребляющих эту рыбу, увеличатся. Однако, в отличие от большинства водохранилищ в низменных районах Амазонки и северных регионах с умеренным климатом, аноксические условия в андских водохранилищах могут сохраняться далеко за пределами того момента, когда наземные источники углерода исчерпываются из-за высокого уровня первичной продукции, подпитываемой питательными веществами Анд. Ожидается, что внешняя нагрузка питательными веществами в этих системах будет высокой и постоянной, что приведет к возникновению эвтрофных резервуаров с постоянной аноксической гиполимнией.Эти стабильные бескислородные среды будут способствовать метилированию и биоаккумуляции ртути в водной биоте и популяциях людей, питающихся рыбой, выше и ниже по течению от плотин для полезной жизни водохранилища. Поступление ртути в результате деятельности по добыче золота выше по течению от этой плотины также может способствовать более высокому уровню загрязнения этих систем. Ожидается, что высокий устойчивый улов рыбы, прогнозируемый для этих водоемов (Таблица 5), привлечет рыбаков, заинтересованных в эксплуатации этого ресурса.Эти люди, вероятно, будут потреблять большое количество рыбы из водоемов и накапливать значительные количества ртути в биоаккумуляторе. Если уровни ртути в этих популяциях и в прибрежных сообществах ниже по течению от плотины достигнут уровня, встречающегося в водохранилище Балбина (рис. 8), они будут представлять серьезный риск для здоровья, особенно для детей и беременных женщин.

НАЛОГОВЫЙ КОДЕКС РФ (ЧАСТИ ПЕРВАЯ И ВТОРАЯ) NO. 146-ФЗ 31 ИЮЛЯ 1998 ГОДА

 Часть первая Налогового кодекса No.146-ФЗ от 31 июля 1998 г.
 Часть вторая Налогового кодекса от 5 августа 2000 г. № 117-ФЗ
 

Раздел 1. Общие положения (статьи 1-18)
   Глава 1.Законодательство о налогах и сборах и (статьи 1-11)
              Иные нормативные правовые акты по налогам
              и сборы
   Глава 2. Система налогов и сборов в России (статьи 12-18)
              Российская Федерация
Раздел 2. Налогоплательщики и плательщики сборов. Налоговые агенты. (Статьи 19-29)
           Представительство в налоговых правоотношениях
   Глава 3.Налогоплательщики и плательщики сборов. Налоговые агенты (статьи 19-25)
   Глава 4. Представительство в регулируемых отношениях (статьи 26-29)
              Законодательством о налогах и сборах
Раздел 3. Налоговые органы. Налоговая полиция. Налоговая ответственность (статьи 30-37)
           Органы, таможенные органы, налоговая полиция
           и их должностные лица
   Глава 5. Налоговые органы. Налоговая полиция.Ответственность (статьи 30-35)
              Налоговые органы, таможенные органы, налоги
              Органы полиции и их должностные лица
   Глава 6. Органы налоговой полиции (статьи 36-37)
Раздел 4. Общие правила исполнения (статьи 38-79)
           Обязанность платить налоги и сборы
   Глава 7. Объекты налогообложения (статьи 38-43)
   Глава 8.Исполнение обязательства по оплате (статьи 44-60)
              Налоги и сборы
   Глава 9. Изменение сроков уплаты налогов (статьи 61-68)
              и сборы
   Глава 10. Требование уплаты налогов и сборов (статьи 69-71)
   Глава 11. Способы исполнения обязательств (статьи 72-77)
               Относительно уплаты налогов и сборов
   Глава 12.Зачет и возврат переплаченных или сверхплатных средств (статьи 78-79)
               Собранные суммы
Раздел 5. Налоговая отчетность и налоговый контроль (статьи 80-105)
   Глава 13. Налоговые отчеты (статьи 80-81)
   Глава 14. Налоговый контроль (статьи 82-105)
Раздел 6. Налоговые правонарушения и ответственность за их совершение (статьи 106-136)
           Их
   Глава 15.Общие положения об ответственности (статьи 106-115)
               Совершение налоговых правонарушений
   Глава 16. Виды налоговых правонарушений и ответственность за них (статьи 116-129)
               Совершая их
   Глава 17. Затраты, связанные с физическими упражнениями (статьи 130-131)
               Налоговый контроль
   Глава 18. Виды нарушений, совершаемых банками (статьи 132–136)
               Предусмотрено законодательством о налогах и
               Сборы и ответственность за их совершение
Раздел 7.Обжалование актов налоговых органов и (статьи 137-142)
           Действия или бездействие со стороны налоговой
           Офицеры
   Глава 19. Порядок обжалования налоговых актов (статьи 137–139)
               Власти и действия или бездействие
               со стороны налоговых инспекторов
   Глава 20. Рассмотрение апелляций и их вынесение (статьи 140–142)
               Решения


 Федеральный закон №147-ФЗ от 31 июля 1998 г. «О введении части I Закона
 Налоговый кодекс РФ

Федеральный закон от 5 августа 2000 г. № 118-ФЗ «О вступлении в силу части 2 Федерального закона».
Налоговый кодекс Российской Федерации и о внесении изменений
в некоторые законодательные акты Российской Федерации о налогах

 

Лечебные мишени виноградной лозы бога грома (Tripterygium wilfordii hook) при ревматоидном артрите (обзор)

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>