Water in Oorlog: De Langdurige Milieu-effecten van de Vernietiging van de Kakhovka Dam in Oekraïne

Uitzicht op de voormalige bodem van het Kakhovka-reservoir nabij het dorp Novovorontsovka na de afvoer. Het bord zegt: “Zwemmen is verboden!” en “Let op! Mijnen!”

Water wordt misbruikt als een wapen wanneer infrastructuur en watervoorraden opzettelijk worden vernietigd in gewapende conflicten. De waterbronnen en infrastructuur worden ook beïnvloed door het voortdurende gewapende conflict in Oekraïne. In juni 2023 stortte de Kakhovka-dam, die water uit een van Europa’s grootste reservoirs vasthield, in als gevolg van militaire schade.

Onderzoekers onder leiding van het Leibniz Instituut voor Zoetwaterecologie en Binnenvisserij (IGB) hebben een studie gepubliceerd over de ecologische gevolgen van de daminstorting in het tijdschrift Science. Terwijl er veel aandacht is besteed aan de onmiddellijke economische, sociale en politieke gevolgen van de overstromingen, tonen de resultaten aan dat de giftige besmetting van de blootgestelde sedimenten van het voormalige reservoirbed een langdurige bedreiging vormt die grotendeels over het hoofd is gezien.

“In moderne oorlogsvoering worden rivieren niet alleen gebruikt als frontlinies, maar steeds vaker als wapens,” aldus IGB-onderzoeker Dr. Oleksandra Shumilova, hoofdauteur van de studie.

In Oekraïne zijn sinds 2022 dammen op de rivieren Irpen, Oskil en Inhulets opzettelijk vernietigd, en de energiecentrales van verschillende andere grote reservoirs zijn beschadigd. De vernietiging van de Kakhovka-dam was het meest dramatische evenement, dat de aandacht trok van de internationale gemeenschap en de wetenschappelijke gemeenschap. Het reservoir, gelegen aan het benedenstroomse einde van de Dnipro-reservoircascade, bevatte 18 kubieke kilometer water dat voor meerdere doeleinden werd gebruikt, waaronder watervoorziening, landbouw en industrie.

De vernietiging van de Kakhovka-dam leidde tot het afvoeren van het reservoir, wat resulteerde in overstromingen stroomafwaarts en vervuiling van het zoetwater- en mariene milieu. Een internationaal onderzoeksteam onderzocht de ecologische impact van de vernietiging van de dam.

“De taak was echter niet triviaal, aangezien de omvang van de impact alle bekende damfouten en gerichte damverwijderingsprojecten met verschillende orden van grootte oversteeg. Dit werd verder bemoeilijkt door beperkingen op veldobservaties en metingen als gevolg van de voortdurende gevechten,” zei IGB-onderzoeker Dr. Alexander Sukhodolov, co-hoofdauteur van de studie.

Catastrofale overstroming

De schade aan de dam leidde tot de afgifte van 16,4 kubieke kilometer water in de Dnipro-Bugmonding en vervolgens in de Zwarte Zee, wat twee weken aanhield. In totaal werden 110.000 mensen en 60.000 gebouwen getroffen. De onderzoekers voerden numerieke modellering uit van de stromingshydrodynamica voor het gebied stroomafwaarts van de dam tijdens de maximale overstroming: sterke turbulentie ontwikkelde zich tussen de overstromingsvlakte en het hoofd kanaal, wat leidde tot het wegspoelen van rietvegetatie, met puin verspreid over 250 kilometer langs de kustlijn.

De overstroming creëerde een zoetwaterpluim met hoge concentraties verontreinigende stoffen, die, terwijl deze zich over het schap van de Zwarte Zee verspreidde, de zoutconcentratie verminderde en benthische organismen beïnvloedde.

Giftige tijdbom

Stroomopwaarts van de dam werd een gebied van 1.944 vierkante kilometer van de bodem van het reservoir plotseling blootgesteld. Ter vergelijking, dit is ongeveer 80% van het oppervlak van Luxemburg. De resultaten van de studie benadrukken een over het hoofd gezien probleem: het blootgestelde sediment zal fungeren als een langdurige bron van zware metalen vervuiling.

Sinds de jaren vijftig heeft het Kakhovka-reservoir ongeveer 1,3–1,7 kubieke kilometer fijne slib verzameld dat van de oevers is geërodeerd. Deze gigantische spons heeft verontreinigende stoffen uit industriële en agrarische gebieden in het Dnipro-bekken verzameld.

Volgens schattingen op basis van sedimentmonsters voor de ramp, gecombineerd met resultaten van het op afstand waarnemen na de ramp, zijn de blootgestelde sedimenten besmet met ongeveer 83.300 ton sterk giftige zware metalen zoals lood, cadmium en nikkel. De onderzoekers trekken ook parallellen met de potentiële gevaren die verouderen dammen met zich meebrengen.

“Onze analyse suggereert dat minder dan 1% van de sedimenten van het reservoir waarschijnlijk is vrijgekomen tijdens het afvoerproces. Oppervlakteafvoer en seizoensgebonden overstromingen kunnen leiden tot erosie van verontreinigde bodems en de concentratie van verontreinigende stoffen in rivierwater en in tijdelijk overstroomde gebieden verhogen,” aldus co-auteur Dr. Natalia Osadcha van het Hydrometeorologisch Instituut van de Nationale Academie van Wetenschappen van Oekraïne.

Natuur herstelt zich snel

Binnen het voormalige reservoir is de rivier teruggekeerd naar zijn historische loop, hoewel er enkele grote vijvers zijn ontstaan. Wetenschappers waren bezorgd over wat er over zo’n groot gebied zou gebeuren. “Begrijpen hoe het ecosysteem herstelt na extreme gebeurtenissen is een taak voor voorspellende ecologie en kan worden begrepen vanuit de basisprincipes van zelforganisatie,” legt Shumilova uit.

De periode waarin het reservoir in juni werd afgevoerd, viel samen met de periode van zaadverspreiding door typische oeverplanten zoals wilgen en populieren. Voor de afvoer vestigden zaden zich op het wateroppervlak en werden vervolgens over lange afstanden vervoerd door het terugtrekkende water en gevangen in scheuren in het sediment. Binnen drie maanden was ongeveer 18% van de voormalige bodem van het reservoir bedekt met pioniersvegetatie, die ook extreem hoge groeisnelheden vertoonde.

De resultaten suggereren dat vegetatie in de overstromingsvlakte die overeenkomt met 80% van een ongedamde ecosysteem binnen vijf jaar kan worden verwacht.

“De lessen die zijn geleerd uit de situatie van het Kakhovka-reservoir in Oekraïne zijn waardevol voor het begrijpen van ecosysteemprocessen in rivieren met geplande damverwijderingen, die nu in Europa en de VS worden behandeld,” merkte IGB-onderzoeker Prof. Hans-Peter Grossart op, een senior auteur van de studie.

“Bovendien biedt het ontwikkelde kader inzichten in hoe onverwachte damfouten kunnen worden beoordeeld en welke tools en benaderingen beschikbaar zijn. Dit is belangrijk om te overwegen in het licht van de veroudering van dammen en gerelateerde waterinfrastructuur.”

Terwijl de oorlog voortduurt, zijn er discussies begonnen onder besluitvormers, wetenschappers en waterexperts over de toekomst van de Kakhovka-dam. De meningen verschillen over de vraag of de dam moet worden herbouwd: zonder deze zou het ecosysteem van de rivier snel terugkeren naar zijn toestand vóór de dam, maar zware metalen zouden zich door voedselwebben kunnen verspreiden.

De auteurs suggereren dat de afgifte van verontreinigende stoffen kan worden beheerst door het bouwen van twee tijdelijke barrières van 15 kilometer lang, die het hoofd kanaal scheiden van de twee grootste wetlands.

Eventuele plannen om de door het conflict beschadigde watersystemen van Oekraïne te herstellen, zijn afhankelijk van het beëindigen van de oorlog, maar er blijft een aanzienlijk risico op nieuwe raketaanvallen op dammen in de Dnipro- en Dniester-cascades.

“Als meer dammen worden aangevallen, kunnen de gevolgen voor mensen en het milieu catastrofaal zijn, zoals de instorting van de Kakhovka-dam liet zien. De bescherming van dammen in gebieden die door militaire activiteiten zijn getroffen, moet een prioriteit zijn van het internationaal recht, aangezien conflictrelatieve damfouten vergaande en langdurige milieugevolgen kunnen hebben,” sluit Dr. Shumilova af.

Een vroegtijdige waarschuwing voor de potentiële gevaren van de vernietiging van grote dammen en reservoirs in Oekraïne werd gegeven door IGB-wetenschappers in een artikel gepubliceerd in Nature Sustainability, dat de militaire impact en bedreigingen na de eerste drie maanden van het Russisch-Oekraïense gewapende conflict beoordeelde.

Het zal niemand verbazen dat het onderzoeksteam, toen de Kakhovka-dam instortte, werd gevraagd om commentaar te geven op de ecologische gevolgen van deze ramp. Om deze uitdagingen aan te pakken, organiseerde de IGB-initiatiefgroep een workshop die toonaangevende wetenschappers van Oekraïense onderzoeksinstellingen en wetenschappers uit Duitsland, de VS, Nederland, Turkije en Argentinië samenbracht.

Een team met verschillende expertise en perspectieven stelde ons in staat om een methodologisch kader te ontwikkelen dat veldobservaties, afstandswaarneming, numerieke en analytische modellering verbond om een beter begrip te krijgen van de spatio-temporele schalen van deze ramp en de trends in het herstel van beschadigde ecosystemen te schetsen.