Water in oorlog: de langetermijngevolgen voor het milieu door de vernietiging van de Kakhovka-dam in Oekraïne
Wanneer infrastructuur en waterbronnen in gewapende conflicten opzettelijk worden vernietigd, wordt water misbruikt als wapen. Het aanhoudende gewapende conflict in Oekraïne heeft ook gevolgen voor waterbronnen en infrastructuur. In juni 2023 stortte de Kakhovka-dam, die het water van een van Europa's grootste reservoirs vasthoudt, in als gevolg van militaire schade. Onderzoekers onder leiding van het Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) hebben nu een studie gepubliceerd over de ecologische gevolgen van de instorting van de dam in het tijdschrift Science. De resultaten laten zien dat de toxische vervuiling van de drooggevallen sedimenten van de voormalige stuwmeerbedding een bedreiging vormt voor de lange termijn, die grotendeels over het hoofd is gezien. Volgens het onderzoek bevat het nu aan de lucht blootgestelde sediment ongeveer 83,3 duizend ton zware metalen. De onderzoekers trekken ook parallellen met de potentiële gevaren van verouderende dammen.
“In moderne oorlogsvoering worden rivieren niet alleen gebruikt als frontlinies, maar ook steeds meer als wapens,” zegt IGB-onderzoeker dr. Oleksandra Shumilova, hoofdauteur van het onderzoek. In Oekraïne zijn dammen in de Irpen, Oskil en Inhulets sinds 2022 opzettelijk verwoest en zijn de centrales van verschillende andere grote stuwmeren beschadigd. De vernietiging van de Kakhovka-dam was de meest dramatische gebeurtenis. Dit trok dan ook de aandacht van de internationale gemeenschap en de wetenschappelijke gemeenschap. Het reservoir, gelegen aan het stroomafwaartse einde van de waterval van het Dnipro-reservoir, sloeg 18 kubieke kilometer water op dat voor verschillende doeleinden werd gebruikt. Een paar van die doeleinden zijn watervoorziening, landbouw en industrie.
De vernietiging van de Kakhovka-dam leidde tot het leeglopen van het reservoir, waardoor stroomafwaarts overstromingen ontstonden en het zoetwater- en mariene milieu werd vervuild. Een internationaal onderzoeksteam onderzocht de ecologische gevolgen van de vernietiging van de dam. “De taak was niet eenvoudig, want de omvang van de gevolgen overtrof alle bekende damdoorbraken en gerichte damverwijderingsprojecten met verschillende ordes van grootte. Dit werd verder bemoeilijkt door beperkingen op veldwaarnemingen en metingen vanwege de voortdurende strijd in het gebied,” aldus IGB-onderzoeker dr. Alexander Sukhodolov, coauteur van het onderzoek.
Catastrofale overstroming
Beschadiging van de dam leidde tot het vrijkomen van 16,4 kubieke kilometer water in de riviermond van de Dnipro-Bug en vervolgens in de Zwarte Zee. Dit hield twee weken aan. In totaal werden 110.000 mensen en 60.000 gebouwen getroffen. De onderzoekers hebben een numerieke modellering van de hydrodynamica van de stroming uitgevoerd voor het gebied stroomafwaarts van de dam, op het maximum van de overstroming. Er ontstond sterke turbulentie tussen de uiterwaarden en het hoofdkanaal, wat leidde tot het wegspoelen van rietvegetatie. Hierbij werd puin 250 kilometer langs de kustlijn verspreid. De overstroming veroorzaakte een zoetwaterpluim van verontreinigende stoffen die het zoutgehalte in het Zwarte Zee-plateau verlaagde en invloed had op waterorganismen.
Giftige tijdbom: ongeveer 83,3 duizend ton zware metalen in het blootgestelde sediment
Stroomopwaarts van de dam werd een bodemgebied van 1.944 vierkante kilometer van het reservoir blootgelegd. Om dit in perspectief te plaatsen: dat is ongeveer 80% van de oppervlakte van Luxemburg. De resultaten van het onderzoek benadrukken een over het hoofd gezien probleem: het sediment dat door het weggestroomde water nu blootligt, zal op lange termijn een bron van vervuiling met zware metalen zijn. Sinds de jaren 1950 heeft het Kakhovka reservoir ongeveer 1,3 - 1,7 kubieke kilometer fijn slib verzameld dat van de oevers is afgeslepen. Deze reusachtige spons heeft verontreinigende stoffen uit industriële en landbouwgebieden in het stroomgebied van de Dnipro opgehoopt. Volgens schattingen is het sediment vervuild met ongeveer 83,3 duizend ton zeer giftige zware metalen zoals lood, cadmium en nikkel. Deze schattingen zijn gebaseerd op basis van sedimentbemonstering in het veld vóór de ramp in combinatie met teledetectie resultaten na de ramp. “Onze analyse suggereert dat minder dan één procent van de sedimenten van het reservoir waarschijnlijk is vrijgekomen tijdens het drainageproces. Oppervlaktespoeling en overstromingen in de nattere seizoenen kunnen leiden tot erosie van vervuilde bodems, waardoor de concentratie van vervuilende stoffen in rivierwater en tijdelijk overstroomde gebieden wordt verhoogd,” aldus coauteur dr. Natalia Osadcha van het Hydrometeorological Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine.
De natuur keert snel terug: Herstel van uiterwaardenvegetatie gelijk aan 80% van een onbedijkt ecosysteem verwacht binnen vijf jaar
Hoewel er zich enkele nieuwe grote vijvers hebben gevormd, heeft de rivier binnen het voormalige stuwmeer zijn historische loop teruggekregen. Wetenschappers vroegen zich af wat er in zo'n groot gebied zou gebeuren. “Begrijpen hoe het ecosysteem zich herstelt na extreme gebeurtenissen is een taak voor de voorspellende ecologie en kan worden begrepen vanuit de basisprincipes van zelforganisatie,” legt Oleksandra Shumilova uit. De periode waarin het reservoir in juni werd drooggelegd, viel samen met de periode van zaadverspreiding door typische oeverplanten zoals wilgen en populieren. Vóór de drooglegging vestigden de zaden zich op het wateroppervlak en werden vervolgens over grote afstanden getransporteerd en gevangen in scheuren in het sediment. Binnen 3 maanden was ongeveer 18% van de voormalige bedding van het reservoir bedekt met pioniervegetatie, die ook extreem hoge groeisnelheden vertoonde. De resultaten suggereren dat binnen vijf jaar een uiterwaardenvegetatie kan worden verwacht die gelijk is aan 80% van een onbedijkt ecosysteem.
Wat kunnen we leren van het geval van het Kakhovka stuwmeer en wat is de toekomst?
“De lessen die we hebben geleerd uit de casus van het Kakhovka-reservoir in Oekraïne zijn waardevol voor het begrijpen van ecosysteemprocessen in rivieren waar plannen zijn om een dam te verwijderen, wat nu op een aantal plekken in Europa en de VS het geval is. Daarnaast biedt het ontwikkelde kader inzicht in hoe onverwachte dambreuken kunnen worden beoordeeld en welke instrumenten en benaderingen beschikbaar zijn. Dit is belangrijk om in overweging te nemen met het oog op de veroudering van dammen en gerelateerde waterinfrastructuur,” aldus IGB-onderzoeker prof. Hans-Peter Grossart, een van de hoofdauteurs van het onderzoek.
Terwijl de oorlog voortduurt, zijn er discussies begonnen tussen beleidsmakers, wetenschappers en waterexperts over de toekomst van de Kakhovka-dam. De meningen lopen uiteen over de vraag of de dam herbouwd moet worden. Zonder de dam zou het ecosysteem van de rivier snel terugkeren naar de toestand van voor de dam, maar zware metalen zouden zich kunnen verspreiden via het voedselweb. De auteurs suggereren dat het vrijkomen van verontreinigende stoffen onder controle kan worden gehouden door twee tijdelijke barrières van 15 kilometer lang te bouwen die het hoofdkanaal scheiden van de twee grootste wetlands.
Plannen om de beschadigde waterecosystemen in Oekraïne te herstellen hangen af van het einde van de oorlog, maar er blijft een aanzienlijk risico op nieuwe raketaanvallen op dammen in de Dnipro- en Dnjesterstroomcascades. “Als er meer dammen worden aangevallen, kunnen de gevolgen voor mens en milieu catastrofaal zijn, zoals de instorting van de Kakhovka dam liet zien. De bescherming van dammen in gebieden die voor militaire doeleinden worden gebruikt zou een prioriteit moeten zijn van het internationaal recht, omdat door conflicten veroorzaakte dambreuken verstrekkende en langdurige gevolgen voor het milieu kunnen hebben”, concludeerde dr. Oleksandra Shumilova.
Het ontstaan van het artikel:
Een vroegtijdige waarschuwing voor de potentiële gevaren in verband met de vernietiging van grote dammen en reservoirs in Oekraïne werd gegeven door IGB-wetenschappers in het artikel dat werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Sustainability. Hierin werden de militaire impact en bedreigingen na de eerste drie maanden van het Russisch-Oekraïense gewapende conflict beoordeeld. Toen de Kakhovka-dam instortte, werd het onderzoeksteam dan ook gevraagd om commentaar te geven op de ecologische gevolgen van deze ramp. Om deze uitdagingen aan te gaan, organiseerde de IGB-initiatiefgroep een workshop die vooraanstaande wetenschappers van Oekraïense onderzoeksinstellingen en wetenschappers uit Duitsland, de VS, Nederland, Turkije en Argentinië samenbracht. Dankzij een team met verschillende expertise en perspectieven konden zij een methodologisch kader ontwikkelen om veldwaarnemingen, teledetectie, numerieke en analytische modellering te koppelen om een beter inzicht te krijgen in de spatio-temporele schalen van deze ramp en om trends te schetsen in het herstel van beschadigde ecosystemen.