Влияние выбросов цементного завода на растительный покров центральной якутии (на примере Мохсоголлохского цементного завода) 03. 00. 16 Экология

Вид материала

Автореферат

Содержание Общая характеристика работы Содержание работы Глава 2. Природные и техногенные условия для произрастания 4.1. Изменение химического состава снежного покрова и растений 4.1.2. Химический состав растений 4.2. Видовой состав растительности Таблица 2 Ординационный анализ видов вдоль фактора воздействия Виды растений Larix cajanderi Vicia cracca Rosa acicularis Salix viminalis Poa sibirica Pleurozium schreberi Artemisia tanacetifolia Aquilegia parviflora Chamaenerion angustifolium Pyrola asarifolia Виды сильного загрязнения Melilotus albus ... Полное содержание

Подобный материал:

• Мониторинг средств массовой информации о состоянии цементного рынка Сибирского, 1105.6kb.
• 1. Динамика промышленного производства Впромышленном производстве в истекшем году, 133.76kb.
• Шухова 9-12 октября был проведен Международный конгресс производителей цемента «Производство, 238.63kb.
• Конкурс профессионального мастерства «Лучший по профессии предприятий «Группы газ», 16.04kb.
• Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной, 715.4kb.
• Годовой отчет по итогам работы за 2008 год (предварительно утвержден Советом директоров, 275.29kb.
• Пример построения swot-матрицы станкостроительного завода Преимущества, 30.4kb.
• Сергея Николаевича Филипьева и команду топ-менеджеров завода. Их ежедневный труд это, 105.42kb.
• Комплекс технических средств автоматизации (ктса) предназначен для автоматического, 41.35kb.
• План помещения Служебный состав завода Gibson Расположение оборудования, 201.2kb.

На правах рукописи

СОРОМОТИН Владимир Алексеевич

ВЛИЯНИЕ ВЫБРОСОВ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА

НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

(на примере Мохсоголлохского цементного завода)

03.00.16 – Экология


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Якутск – 2008

Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении

«Институт прикладной экологии Севера»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное индустриальное производство оказывает значительное воздействие на природу в глобальных масштабах. Загрязнение природной среды промышленными выбросами негативно влияет на здоровье людей и на состояние окружающей среды. При этом огромными выбросами как твердых, так и газообразных загрязняющих веществ отличаются предприятия по производству цемента. Цементная пыль воздействует на все компоненты природной среды.

Одним из основных индикаторов загрязнения промышленных выбросов на окружающую природную среду является растительность, так как она, благодаря высокой чувствительности к антропогенному воздействию, первой принимает на себя своеобразный «удар» техногенного пресса. Пылевые частицы, забивая устьичный аппарат растений, приводят к ухудшению их жизненного состояния, что отражается в темпах роста и развития растительности.

На Севере растительность развивается в суровых экстремальных условиях под влиянием многолетней мерзлоты, от чего она более ранима и медленно восстанавливается на нарушенных участках. Изучение изменения растительности под воздействием промышленных объектов и ее устойчивости в условиях Якутии – это проблемы, представляющие как фундаментальный, так и практический интерес. В этой связи исследования воздействия цементного завода на природную среду актуальны. Объектом изучения выбрана территория цементного завода п. Мохсоголлох муниципальный район «Хангаласский улус» (Центральная Якутия).

Цель исследования - изучение состояния снежного покрова и растительности в зоне влияния выбросов Мохсоголлохского цементного завода.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

- проанализировать литературные источники по антропогенным (техногенным) факторам, влияющим на состояние растительности;

- провести анализ изменения химического состава снежного покрова и растений в зоне воздействия цементного завода;

- провести ординационный анализ видов растений в районе исследования;

- разработать эколого-флористическую классификацию растительности;

- оценить общее жизненное состояние лесных видов - доминантов в зоне влияния цементного завода;

- разработать рекомендации производству для проведения мероприятий по сокращению выбросов загрязняющих веществ и улучшению состояния окружающей среды.

Фактический материал. В работе использованы архивные материалы Министерства охраны природы РС (Я) и улусного комитета по охране природы. Для химического анализа в зоне влияния выбросов цементного завода отобрано 90 проб снежного покрова и 120 проб растений. Выполнено 220 геоботанических описаний растительности изучаемой территории для классификации и ординации видов, дана оценка жизненного состояния леса.

Научная новизна. Впервые в условиях Центральной Якутии изучена растительность в зоне влияния выбросов цементного завода с применением методов химического анализа проб снежного покрова и отдельных видов растений, ординации видов вдоль фактора загрязнения, классификации растительности. Проведена оценка жизненного состояния леса. Получены достоверные данные по антропогенной трансформации растительности под воздействием выбросов цементного завода.

Защищаемые положения:

1. Выбросы Мохсоголлохского цементного завода привели к увеличению содержания химических элементов в снежном покрове и в растениях на расстоянии до 2-х км;

2. Растительность в зоне влияния выбросов завода испытывает изменение видового состава растений вдоль фактора загрязнения, антропогенную трансформацию растительных сообществ, а также угнетение жизненного состояния леса по мере удаления от объекта загрязнения.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут послужить основой при оценке современного состояния растительности и в целом природной среды в зоне влияния цементного завода п. Мохсоголлох. Полученные результаты могут быть использованы при разработке научно-практических рекомендаций по защите природной среды в зонах влияния цементных заводов и оценке состояния окружающей среды в условиях Севера.

Апробация. Основные положения и разделы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях и отражены в материалах международной научно-практической конференции «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке» (Новосибирск, 1999), научно-практической конференции молодых ученых «Сельское хозяйство Сибири на рубеже веков: итоги и перспективы развития» (Новосибирск, 1999), IV международной научно-практической конференции «Человек и окружающая природная среда – проблема взаимодействия» (Пенза, 2001), VI международной научно-практической конференции «Биосферосовместимые и средозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающей природой» (Пенза, 2001), всероссийской научно-практической конференции «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2002).

Основные разделы докладывались и получили положительную оценку на аспирантских чтениях в Академии Наук РС (Я) (2003), ученом совете Института прикладной экологии Севера АН РС (Я) (2003), кафедре экологии ГОУ ВПО «Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова» (2008), научном семинаре ФГНУ «Институт прикладной экологии Севера» и Якутского отделения Российского ботанического общества (2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 статья в рецензируемом ВАК РФ журнале.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками и содержит 17 таблиц. Список литературы включает 251 наименований и 7 работ, опубликованных по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Изученность проблемы. Литературный обзор.


Дается обзор литературы по поставленным проблемам. Воздействие выбросов промышленности на растительный покров носит характер хронических повреждений даже малыми концентрациями загрязняющих веществ (Бретшнайдер, 1989). Достаточное количество работ посвящено проблеме загрязнения растительности на Урале (Кулагин, 1982 и др.; Sidorovich, 1981; Гетко, 1978 и др.), на Украине (Илькун, 1968; Илькун, 1971). В 1990-е годы опубликовано ряд работ, связанных с влиянием промышленного загрязнения на качество атмосферного воздуха и растительности (Шилова, 1991; Демьянов, 1996), в том числе по проблемам воздействия цементных заводов (Краева, 1995; Малыхин, 1995; Шелухо, 1997; Челноков, 2000), по воздействии эмиссии цементного завода на окружающую среду (Agrawal Madhoolika, 1989). Влияние атмосферного загрязнения на состояние лесных экосистем подтверждают и отечественные исследователи (Ярмишко, 1996). Установлено, что у сосны ослабляется жизненное состояние деревьев: пожелтение и некротические пятна на хвое, что способствует снижению обводненности, фотосинтеза и увеличению скорости транспирации (Краева, 1995, Шелухо, 1997). В то же время практически нет работ по влиянию цементной пыли и других загрязняющих веществ на лиственницу, в том числе и в Якутии.

Достаточно изучено содержание химических элементов в растениях России, Сибири и Якутии (Виноградов, 1960; Курилюк, 1964; Bowen, 1966; Перельман, 1966; Егоров, 1967, 1968; Ковалевский, 1969; Микроэлементы в почвах и лугопастбищных растениях, 1970; Ильин, 1991; Макеев, 1973; Микроэлементы в Карелии.., 1973; Ковальский, 1974; Саввинов, 2006 и др.). В Якутии исследования микроэлементного состава растений проводились по основным природно-климатическим зонам, но больше в Центральной Якутии (Егоров, 1965, 1967, 1970; Саввинов, 2006 и др.).

В последнее время для изучения изменения видов растений вдоль фактора загрязнения применяется ординационный метод (Александрова, 1966, 1969; Раменский, 1971; Whittaker, 1973; Миркин, 1978, 1985; Уиттекер, 1980), принципы которой основаны на идее континуума непрерывности растительности (Уиттекер, 1980; Миркин, 1998). В Якутии ординационный анализ был применен при изучении растительности аласов (Классификация и симфитосоциология.. ,1987), техногенных ландшафтов (Миронова, 2000), рудеральной растительности (Соромотин, 2001).

Классификация лесной растительности Центральной Якутии выполнялась традиционным для бывшего СССР доминантным методом (Тюлина, 1959; Поздняков, 1963; Щербаков, 1975, Тимофеев, 1980; Леса.., 1994; Тимофеев, 2003). Первые исследования растительности по методу Браун-Бланке в Якутии были выполнены сотрудниками лаборатории геоботаники ЯГУ (1976). Современная классификация растительности Якутии представлена в работе П.А. Гоголевой (1996).

В Якутии все большее внимание уделяется изучению рудеральной растительности (Гоголева, 1987; Синтаксономия и симфитосоциология.., 1987а; Синтаксономия рудеральной растительности 1987б, Гоголева, 1990; Миронова, 1990; Черосов, 1991, 1993, 1995; Соромотин, 1999; Миронова. 2000; Соромотин, 2001 и др.), где распространение получили 2 варианта построения синтаксономии: индуктивный и индуктивно-дедуктивный (Миркин, 1986).

Древесная растительность изучена методом оценки жизненного состояния (Петункина, 1993). Сначала такие исследования проводились в Иркутской области (Михайлова, 1998, 2003 и др.). В Центральной Якутии исследования проводятся впервые и их результаты будут актуальными.


Глава 2. Природные и техногенные условия для произрастания

растительности исследуемой территории

Поселок Мохсоголлох расположен на левом берегу реки Лены на высоте 100-150 м. над уровнем моря. Расстояние до районного центра г. Покровска составляет 18 км, а до столицы Якутии – г. Якутска - 94 км (рис. 1).

Климат района исследования, как и по всей Центральной Якутии, носит суровый, резко континентальный характер. Отличается очень низкими в течение долгой малоснежной зимы и высокими температурами в течение короткого засушливого лета (Шашко, 1961; Гаврилова, 1973). Среднегодовая температура составляет –10,2⁰С. Средняя температура зимних месяцев равна –34, –41⁰С, июля +18, +20⁰С. На территории доминируют мерзлотно-таежные палевые типы почв и их подтипы (Зольников, 1965; Еловская, 1964, 1966; Саввинов, 1976; Десяткин, 1984; Саввинов, 1989; Коноровский, 1990 и др.).

Флора и растительность территории соответствует особенностям флоры и растительности Центральной Якутии (Cajander, 1903; Аболин, 1929; Караваев, 1958; Шелудякова, 1959; Щербаков, 1961; Караваев, Скрябин, 1971; Щербаков, 1975; Кононов, 1982; Гоголева, 1987; Скрябин, 1991; Черосов, 1995 и др.).

Поселок Мохсоголлох является центром цементного производства Якутии, где находятся крупный завод республиканского значения – АО «Якутцемент», выпускающий цемент, известь, щебень и АО «Бестяхский завод железобетонных изделий» (АО «БЗЖБИ»), выпускающий железобетонные конструкции, детали, керамзит, полистирол, а также учреждения ЯД 40/6 МВД РС (Я).

Основным источником загрязнения окружающей среды является цементный завод АО «Якутцемент», работающий на цементном сырье Сасаабытского месторождения.

Мощность завода по производству цемента в настоящее время составляет 335,1 тыс. тонн в год. Объем сточных вод, сбрасываемых в реку Лену АО «Якутцемент» составляет 2366,225 тыс.м³/год.





Рис. 1. Картосхема расположения района исследования.


Выбросы Мохсоголлохского цементного завода оказывают значительное влияние на состояние природной среды, в том числе растительности, которая окружает поселок и завод.


Глава 3. Объекты и методы исследований

Основными методами исследований являются общепринятые геоботанические методы и методы спектрального полуколичественного анализа проб снега и растений. Отборы проб снежного покрова и определения в них химических элементов проводились с учетом методик (Андрианов, 1975; Глазовский, 1978; Макаров, 1990, Экогеохимия…, 1993). Эколого-химический мониторинг… , 1995). Отбор проб снежного покрова в зоне воздействия цементного завода поселка Мохсоголлох производился по методу конверта. Были отобраны 90 проб снега по четырем направлениям (северо-восточное, северо-западное, юго-западное и юго-восточное). Фоновые пробы отбирались на удалении 6 км от завода. При отборе учитывалась роза ветров, превалирующее направление ветра в зимние месяцы. Определение содержания тяжелых металлов в снежном покрове проведено в химической лаборатории Государственного унитарного предприятия (ГУП) «Центргеоаналитика» (г. Якутск). В летний период 2001-2003 г. для спектрального полуколичественного анализа на выявление наличия химических элементов были отобраны пробы растительности в северо-восточном направлении от цементного завода на площадках размером 5 м² в 6-и точках с учетом методики отбора проб (Ковальский, 1969). Расстояния точек для отбора проб растительности составляли: 20 м, 50 м, 150 м, 500 м, 1000 м и 2000 м от цементного завода. Отбирались мхи – представители низших растений, известные высокими поглощающими свойствами, а также хвоя и кора широко распространенной лиственницы Каяндера и листья брусники, так как угнетение проявлялось именно в пожелтении листьев и в структуре деревьев. Всего было отобрано 120 проб, которые упаковывались в пакеты из кальки. При отборе проб учитывалось направление ветра и микрорельеф. Определение содержания химических элементов в растительном покрове также проведено в химической лаборатории ГУП «Центргеоаналитика» (г. Якутск).

Методам изучения сукцессий посвящена фундаментальная сводка В.Д.Александровой (1964), где все методы изучения динамики растительности подразделены на прямые (наблюдение на постоянных площадках) и косвенные (экстраполяция пространственных рядов во временные). Для ординации видов вдоль градиента загрязнения применен метод непрямой ординации (Миркин, 1978). Полные геоботанические описания для ординационного анализа проводились на контрольных участках, на расстоянии 150 м, 500 м и 2000 м от источника загрязнения (цементного завода) с учетом направления ветра. Данные были обработаны по компьютерной программе «IBIS».

В основу исследований изменения растительных сообществ было положено 220 геоботанических описаний растительности территории, выполненных и обработанных автором в течение полевых сезонов 1999 – 2004 гг. Растительность описывалась по общепринятым методам геоботанических исследований (Полевая геоботаника, 1964, 1976; Миркин, 1985; 1987). Также использовались материалы по рудеральной (антропогенной) растительности Центральной Якутии (Черосов, 1995; Соромотин, 1999). На каждой пробной площадке учитывался полный флористический состав растительности, общее проективное покрытие и участие видов по шкале Б.М. Миркина (Миркин, 1978). При оценке и выявлении обилия видов на площадке применялся метод шкалы Браун-Бланке.

Эколого-флористическая классификация сообществ строилась соответственно с установленными правилами Браун-Бланке (Александрова, 1969; Миркин, 1978; Braun-Blanquet, 1964) с учетом «дедуктивного метода» (Kopecky, 1974). Все собранные геоботанические описания были внесены в базу данных IBIS (Зверев, 1998) и переведены в стандартный европейский пакет TURBOVEG (Hennekens, 1996). Синтаксоны были охарактеризованы и представлены соответственно «Кодексу фитосоциологической номенклатуры» (Barkman et al., 1986), их соответствие авторству было приведено согласно предварительному продромусу ( Миркин, 1988; Миркин, 1989). Названия таксонов высших сосудистых растений приведены в соответствии со сводкой С.К. Черепанова (1995).

При изучении изменения структуры растительности нами применены методы оценки жизненного состояния лесных видов (Manual on Methodologies….,1985; Санитарные правила в лесах Российской Федерации, 1996; Буйволов, 1998). Описание общего жизненного состояния выделенных деревьев производилось по принципу метода биоиндикации, который заключается в схожих измеряемых реакциях организма на множественные изменения среды.


Глава 4. Влияние выбросов цементного завода на растительный покров

4.1. Изменение химического состава снежного покрова и растений

4.1.1. Химический состав снежного покрова

Исследовались 2 фазы проб снежного покрова - растворимая и пылевая (пыль) - по 4-ем направлениям (северо-западное, северо-восточное, юго-западное, юго-восточное). Результаты анализов представлены в табл. 1. Анализы показали присутствие растворимой фазе ионов солей кальция, магния, калия, натрия. Также выявлены ионы сульфата, нитрата, нитрита, ион 3-валентного железа и аммония и других химических элементов. Наибольшее загрязнение наблюдается на северо-восточном направлении в двух фазах.

Плотность загрязнения снежного покрова воднорастворимыми компонентами, связанными, главным образом, с аэрозольным загрязнением атмосферы, заметно меньше, чем загрязнение пылью.

Установлено значительное превышения средних содержаний пыли над фоновыми показателями для многих элементов. Превышение содержания таких металлов как цинк, хром и ванадий объясняется их высокой концентрацией во вмещающих горных породах.

Минеральная нерастворимая фаза снежного покрова значительно перенасыщена химическими элементами. Это объясняется распространением пыли, в том числе цементной, в высоких концентрациях от карьера, завода и побочных источников (БЗЖБИ, учреждение ЯД 40/6, автотранспорт).

Таблица 1

Превышение средних содержаний химических элементов в пылевой фазе снежного покрова в сравнении с фоновыми показателями и ПДК _почв

(северо-восточное направление)

Химические элементы	Среднее содержание в мг/кг		Фоновые значения в мг/кг (6000 м)	ПДК почв	Превышение над фоновыми показателями (во сколько раз)
	на удалении от завода				на удалении от завода
	20 м	2000 м			20 м	2000 м
Li	1602	120	20	-	80,1	6
B	1461	158	18	-	80,2	8,7
Sc	10,7	2,4	2	-	5,3	1,2
Ti	9162	5100	4975	5000	1,8	1,02
V	207	36	6	150	34,5	6
Cr	467	174	16	100	29,2	10,8
Mn	3340	2100	980	1500	3,4	2,1
Co	53,4	10,4	5	50	10,7	2,1
Ni	60,2	27,2	15	35	4	1,8
Cu	153,4	38,6	12	30	12,8	3,2
Zn	460,2	219,2	18	150	25,5	12,2
Ga	16,4	14,4	10	-	1,64	1,44
Y	76	28	25	-	3	1,1
Nb	13,4	7,9	7	-	1,9	1,1
Mo	11,9	2,8	2	5	5,9	1,4
Ag	1,62	0,1	0,06	-	27	1,6
Sn	5,9	4,2	4	50	1,4	1
Pb	260,2	92,2	15	32	17,3	6,1

По данным анализа запыленности территории разработана картосхема ореола запыленности выбросами цементной пыли (рис.2).

Исследованиями установлено, что площадь загрязнения территории составляет свыше 20 км².

Техногенная аномалия в районе исследования с центром загрязнения цементным заводом распространяется на территорию п. Мохсоголлох, охватывая его окрестности и территорию реки Лена. Пылевое загрязнение тянется широким шлейфом к северо-востоку. Такие предприятия, как БЗЖБИ и учреждение ЯД 40/6, также оказывают дополнительное воздействие на территорию.

По степени загрязнения снежного покрова в минеральной фазе в северо-восточном направлении можно выделить 3 зоны: сильного, среднего и слабого загрязнения.

Первая зона наиболее подверженная загрязнению − зона сильного воздействия распространяется до 500 м с превышением фоновых показателей выше 20 раз.




Рис. 2. Картосхема ореола запыленности выбросами цементной пыли (в долях ПДК).

Вторая − зона среднего воздействия до 1000 м с превышением фоновых показателей в 10-20 раз.

Третья − зона слабого воздействия определилась от 1000 до 2000 м с превышением фоновых показателей в 10 раз и ниже.

4.1.2. Химический состав растений

Перед нами стояли задачи выявления наличия и изменения содержания, выбранных химических элементов - ванадия, хрома, марганца, кобальта, никеля, меди, цинка, молибдена и свинца, ввиду их большой роли для жизни растений.

А
нализы показали значительное превышение фона у всех исследованных элементов. На рис. 3 представлены результаты микроэлементного анализа содержания кобальта в растениях и твердой фазе снежного покрова.

Рис. 3. Изменение содержания кобальта в растениях и в твердой фазе снежного покрова в зоне воздействия Мохсоголлохского цементного завода, мг/кг

(северо-восточное направление)


Наибольшее содержание выявлено на удалении 20 м в коре – в 36,3; в хвое в 77,7; во мхах – в 193,3; в листьях брусники – в 350 раз. В пределах 1000 м. превышения составляют: в 17,5; 25; 12; и 34,4 раза соответственно.

Высокая концентрация химических элементов наблюдается в пределах санитарно-защитной зоны и далее. Данные подтверждаются исследованиями твердой фазы снежного покрова. Сравнение результатов микроэлементного состава в растениях и в снежном покрове показало их корреляцию по степени увеличения расстояния от объекта загрязнения – цементного завода.

Результаты спектрального полуколичественного анализа растений показали сильное загрязнение растительности в пределах 1000 м и с постепенным уменьшением до 2 км от цементного завода.

Накопление микроэлементов в тканях растительности способно оказывать негативное влияние на рост и развитие растений, что приведет со временем к исчезновению некоторых видов флоры в зоне влияния Мохсоголлохского цементного завода.

4.2. Видовой состав растительности

Изменение видового состава растительности в зависимости от степени загрязнения проведено методом ординации, выполненной в соответствии с методикой Б. М. Миркина и Г.С. Розенберга (1978). Ординация видов вдоль фактора загрязнения (цементного завода) слагается из 2-х этапов: установления степени влияния фактора ординации (однофакторный дисперсионный анализ) и построения кривой распределения видов по градациям.

В табл. 2 представлен фрагмент ординационного анализа видов. Виды упорядочены по встречаемости на определенном расстоянии от источника воздействия. Это выявило общую закономерность смены видов и пространственное воздействие цементного завода.

Ординация выявила 3 группы видов вдоль фактора загрязнения:

1. Группа видов сквозного распространения, встречающихся в 3-х группах;

2. Группа видов, индицирующих сильную степень загрязнения;

3. Группа видов, показывающих среднюю и слабую степень загрязнения.

Таблица 2

Ординационный анализ видов вдоль фактора воздействия

(расстояния – 150, 500, 2000 м.) в %

Виды растений	150 м	500 м	2000 м
Виды сквозного распространения
Larix cajanderi	73	100	100
Betula platyphylla	73	80	80
Vicia cracca	70	66	46
Vaccinium vitis-idaea	10	86	80
Rosa acicularis	60	43	53
Sanguisorba officinalis	56	56	46
Salix viminalis	50	30	13
Vicia amoena	43	83	83
Poa sibirica	40	43	36
Poa pratensis	40	42	33
Pleurozium schreberi	40	47	30
Sanionia uncinata	40	46	30
Artemisia tanacetifolia	26	56	50
Bromopsis inermis	23	40	43
Aquilegia parviflora	20	23	40
Calamagrostis epigeios	33	26	53
Chamaenerion angustifolium	16	53	20
Arctostaphyls uva-ursi	16	23	56
Pyrola asarifolia	10	43	26
Pinus sylvestris	13	3	10
Виды сильного загрязнения
Parnassia palustris	30	-	-
Melilotus albus	26	-	-
Artemisia jacutica	25	-	-
Melilotus officinalis	25	-	-
Taraxacum ceratophorum	23	-	-
Tanacetum vulgare	20	-	-
Carex atherodes	17	-	-
Tanacetum bippinatum	15	-	-
Pulsatilla flavescens	16	-	-
Hordeum jubatum	16	-	-
Carex duriuscula	16	-	-
Geranium pratense	10	-	-
Medicago falcatа	10	-	-
Ribes glabellum	10	-	-
Виды среднего и слабого загрязнения
Rubus saxatilis	-	56	40
Geranium sibiricum	-	36	36
Orthilia obtusata	-	33	23
Cladonia stellaris	-	26	30
Populus tremula	-	3	33
Carex media	-	-	33

Группа видов сквозного распространения показывает доминирующее положение видов естественных лиственничных брусничных лесов.

Группа видов сильного загрязнения представлена сорными (Hordeum jubatum, Taraxacum ceratophorum, Artemisia jacutica, Tanacetum vulgare и др.) и сорно-луговыми видами (Parnassia palustris, Pulsatilla flavescens, Medicago falcate L., Geranium pratense, Carex duriuscula, Carex atherodes). Эти виды более устойчивы к загрязнению цементной пылью и встречаются вблизи от завода (150 м).

Группа видов среднего и слабого загрязнения ( Rubus saxatilis, Orthilia obtusata, Carex media, Geranium sibiricum) произрастают на расстоянии 500-2000 м от завода. Они менее устойчивы к загрязнениям от цементного завода. Здесь увеличивается частота встречаемости Populus tremula и проективное покрытие лишайников.

Ординация видов вдоль фактора загрязнения установила, что воздействие выбросов цементного завода, запыление территории цементной пылью и избыточное накопление в растениях и почве многих химических элементов, в том числе и тяжелых металлов, привело к изменениям видового состава растительности в зоне его воздействия в радиусе до 2 км.

4.3. Изменение в растительных сообществах

Растительность в зоне влияния выбросов цементного завода изучена методом эколого-флористической классификации (Соромотин, 1998). Выявленные синтаксоны были авторами преобразованы в типы. В зоне воздействия цементного завода выделены следующие типы:

1. Лиственничный лес (лиственничник)

- Лиственничник брусничный;

- Лиственничник толокнянковый;

- Лиственничник толокнянково-брусничный;

- Лиственничник травянистый;

- Лиственничник нарушенный.

2. Березовый лес (березняк)

- Березняк брусничный;

- Березняк толокнянковый;

- Березняк ивовый;

- Березняк травянистый;

- Березняк нарушенный.

3. Ивовые кустарники (ивняки)

- Ивняки из ивы Бебба ;

- Ивняки из ивы корзиночной .

Преобладают брусничные лиственничные леса, доминирующие в 2-ой и 3-ей зонах (500 и 2000 метров) от источника загрязнения.

Выделенные растительные сообщества были ранжированы по зонам загрязнения, что показала смена сообществ по степени загрязняющего фактора. Так, естественные лиственничные леса сначала переходят в травянистые лиственничники, а затем, при увеличении антропогенной нагрузки, к нарушенным типам лесных или кустарниковых сообществ.

Эколого-флористическая классификация показала сильную антропогенную нагрузку естественной растительности вокруг п. Мохсоголлох, которая представлена рудеральными сообществами из 6 классов, 5 порядков, 9 союзов, 15 ассоциаций, 1 дереватного сообщества (Соромотин, 2001).


Продромус растительности территории п. Мохсоголлох

Класс CHENOPODIETEA ALBI Br.-Bl em Lohm., J. et R. TX. 1961 et

Matuszkiewisz 1962

Дереватное сообщество Chenopodium album- [Chenopodietea]

Класс ARTEMISIETEA JACUTICAE Gogoleva et al. 1987

Порядок Artemisietalia jacuticae Gogoleva et al. 1987

Союз Artemisio-Caricion duriusculae Gogoleva et al. 1987

Accоциация Artemisio-Leymetum chinensis Gogoleva et al. 1987

Accоциация Carici duriusculae-Puccinellietum hauptianae Gogoleva et al. 1987

Союз Artemision Jacuticae Gogoleva et al. 1987

Accоциация Elytrigio-Artemisietum jacuticae Gogoleva et al. 1987

Союз Artemisio-Puccinellion hauptianae Gogoleva et al. 1987

Accоциация Hordeio jubati-Artemisietum jacuticae Gogoleva et al. 1987

Accоциация Polygono avicularis-Artemisietum jacuticae Gogoleva et al. 1987

Accоциация Puccinellio hauptianae – Elytrigietum repentis Gogoleva et al. 1987

Союз Trifolio repentis-Artemision mongolicae Cherosov et al. 1995

Accоциация Trifolio repentis- Artemisietum mongolicae Cherosov et al. 1995

Класс PUCCINELLIO-HORDEETEA JUBATI Mirkin in Gogoleva et al. 1987

Порядок Puccinellio-Hordeetalia jubati Gogoleva et al. 1987

Союз Puccinellio-Hordeion jubati Gogoleva et al. 1987

Accоциация Puccinellio hauptianae – Hordeetum jubati Gogoleva et Cherosov 1987

Союз Beckmannio-Hordeion jubati Gogoleva et Cherosov 1987

Accоциация Beckmannio-Hordeetum jubati Gogoleva et Cherosov 1987

Класс PLANTAGINETEA MAJORIS Tx. Et Prsg. in Tx. 1950

Порядок Plantaginetalia majoris Tx. Et Prsg. in Tx. 1950

Союз Polygonion avicularis Br-Bl. 1931

Accоциация Taraxaco ceratophori-Polygonetum avicularis Gogoleva et al. 1987

Accоциация Chenopodio-poiygonetum avicularis Gogoleva et al. 1987

Порядок Agrostietalia stoloniferae Oberd. et al. 1967

Союз Agropyro-Rumicion crispi Nordh. 1940

Accоциация Rorippo sylvestris-Agrostietum stoloniferae Oberd. et Th. Muller in Th. Muller 1961

Класс BIDENTETEA TRIPARTITI Tx., Lohm. et Prsg. in Tx. 1950

Порядок Bidentetalia tripartite Br-Bl. et Tx. 1943

Союз Bidention tripartite Nord. 1940

Accоциация Bidentetum radiatae Gogoleva et al. 1987

Класс EPILOBIETEA ANGUSTIFOLII Tx. et Prsg. in Tx. 1950

Ассоциация Сalamagrostio epigeioi – Chamerietum angustifolii Isaev et Cherosov 1995

Accоциация Calamagrostio neglectae – Chamerietum angustifolii Isaev et Cherosov1995


Флористический состав растительных сообществ сильно обеднен и представлен монодоминантными зарослями сорных растений от сухих до увлажненных местообитаний. (Соромотин, 2001). По выделенным сообществам составлена картосхема растительности поселка Мохсоголлох (рис. 4).

Особняком от лесной и кустарниковой растительности располагаются сообщества рудеральной растительности самого поселка. Вблизи завода (до 150 метров) отмечается преобладание нарушенных типов (ивняки, лиственничник нарушенный, березняки нарушенные и ивовые) и неустойчивых сообществ рудеральной растительности.

По мере удаления от завода роль нарушенных типов уменьшается, увеличивается доля присутствия брусничных типов, как березняков, так и лиственничников. Исчезают сообщества рудеральной растительности.

Необходимо отметить наличие среди естественных лесных сообществ участков сельскохозяйственных угодий (пастбища, сенокосы, пашени), где также присутствуют нарушенные лиственничники.





Рис. 4. Картосхема растительности п. Мохсоголлох и его окрестностей.

4.4. Оценка жизненного состояния леса

Основным показателем антропогенной трансформации растительности является жизненное состояние лесных сообществ.

В 2001-2003 гг. были проведены исследования по оценке жизненного состояния леса в окрестностях завода п. Мохсоголлох. В качестве объекта исследования была выбрана лиственница Каяндера (Larix cajanderi). Полевые работы проводились на вышеуказанных пробных площадках, на разных расстояниях от цементного завода (150 м, 500 м, 2000 м). Результаты представлены на рис. 4.

Р
ис. 4. Диаграмма общего жизненного состояния лиственничного леса в районе цементного завода п. Мохсоголлох.

Примечания: Каждому классу общего жизненного состояния (ОЖС) соответствует среднестатистическая оценка количества лет до полного отмирания дерева. Нулевой класс (балл) ОЖС соответствует сроку более 20 лет, 1 класс – 10-20 лет, 2 класс – 3-9 лет, 3-й класс – менее 3-х лет, 4 и 5 классы ОЖС соответствуют «свежему и старому сухостоям.


Исследования показали, что на всех 3-х исследуемых площадках, расположенных на расстояниях 150 м, 500 м и 2000 м от цементного завода, лесные виды в большей или меньшей степени испытывают антропогенное воздействие.

На расстоянии 150 м от завода в целом состояние деревьев хуже, чем на расстоянии 500 м (25% против 60% деревьев класса общего жизненного состояния (ОЖС) 0 и 1). Здесь наблюдается большое количество сухостоя, сильная угнетенность деревьев, которая проявляется в виде низкорослости, суховершинности, небольшого количества молодых побегов, цвета хвои и малой густоты крон. На данном участке встречаются сухостои (классы ОЖС 4 и 5).

По мере удаления от цементного завода на расстояние 2 км м общее жизненное состояние леса класса 0 и 1 возрастает до 70% деревьев. Форма крон таких деревьев имеют вытянутые, округлые очертания, часто однобокую структуру. Присутствие деревьев класса 2, 3 и 4 вместе составляют 30%. Сухостои класса 4 встречаются в незначительном количестве, а сухостои класса 5 баллов исчезают.

Анализ подтвердил результаты классификации и ординации и показал, что наибольший антропогенный пресс испытывают участки лесного массива, расположенные вблизи завода (150 м и 500 м). На расстоянии 2 км степень антропогенного загрязнения уменьшается.


ВЫВОДЫ

1. Установлена высокая концентрация цинка, хрома и ванадия в снежном покрове, что связано с техногенным загрязнением территории в результате влияния выбросов цементного завода и продуктами переработки горных пород действующего карьера. По степени загрязнения снежного покрова в минеральной фазе определены три зоны загрязнения:

1) зона сильного загрязнения (до 500 м);

2) зона среднего загрязнения (до1000 м);

3) зона слабого загрязнения (от 1000 до 2000 м).

2. Спектральный полуколичественный анализ проб растений выявил высокое содержание ванадия, хрома, свинца и кобальта. Превышение их над фоновыми показателями данных элементов составляет от нескольких десятков до 350 раз. Концентрация всех химических элементов остается высокой и в пределах санитарно-защитной зоны (1000 м). На расстоянии 2 км от цементного завода их содержание минимальное, но остается выше фоновых показателей.

3. Ординационный анализ видового состава растений вдоль оси загрязнения выявил 3 группы видов: 1) Группа сквозных видов, постоянных во всех зонах загрязнения. Это доминантные виды растительности - Larix cajanderi, Pinus sylvestris, Betula platyphylla, Arctostaphylos uva-ursi, Vaccinium vitis-idaea, Sanguisorba officinalis, Salix bebbiana, Salix viminalis. Из травянистых - Pyrola incarnata, Aquilegia parviflora, Vicia amoena, и др.; 2) Группа видов сильного загрязнения, состоящая из сорных и луговых видов: Hordeum jubatum, Taraxacum ceratophorum, Melilotus albus, Tanacetum vulgare, Carex duriuscula и др.; 3) Группа среднего и слабого загрязнения представлена видами: Carex media, Geranium sibiricum, Rubus saxatilis, Orthilia obtusata, Populus tremula и лишайниками.

4. Эколого-флористическая классификация и хозяйственная типология растений выявила изменения растительных сообществ по мере удаления от завода. На расстоянии 150 м от цементного завода доминируют типы рудеральных сообществ. На удалении 500 м увеличивается доля участия древесных сообществ – типы брусничных лесов, такие, как березняки и лиственничники. Типы естественных лесных сообществ господствуют на расстоянии 2000 м. Территория самого пос. Мохсоголлох в настоящее время представлена сорно-рудеральными сообществами, представляющих 6 классов, 5 порядков, 9 союзов, 15 ассоциаций и 1 дереватное сообщество.

5. Оценка жизненного состояния также показала антропогенную трансформацию лиственничного леса. Наиболее сильную нагрузку испытывают лесные участки, расположенные вблизи завода, где наблюдается большое количество сухостоя, сильная угнетенность деревьев (низкорослость, суховершинность, уменьшение количества молодых побегов, заметное изменение цвета хвои и малая густота крон). Общее жизненное состояние вблизи завода уменьшается от 60 до 15% от общего состава древостоя. По мере удаления от цементного завода на расстояние до 2 км общее жизненное состояние увеличивается до 70%.

Рекомендации производству


На основе полученных результатов исследования влияния выбросов Мохсоголохского цементного завода, нами были разработаны рекомендации цементным заводам, действующих в северных условиях.

1. Необходимо соблюдать предельно-допустимые концентрации по содержанию вредных веществ в атмосфере, почве, воде в зависимости от объема выбросов. Для чего необходимо совершенствовать пылеочистительные установки и внедрять более эффективные средства пылеулавливания по всей технологической цепочке цементного производства. Следует ввести обязательный мониторинг за выбросами и контроль за стационарными и передвижными источниками загрязнения атмосферы.

2. С целью сохранения естественной растительности вокруг цементных заводов необходимо учесть ареал рассеивания загрязняющих веществ от источников выбросов, транспорта и пересмотреть пределы радиуса санитарно-защитной зоны в соответствии с загрязнением и степенью техногенной нагрузки.

3. В целях снижения загрязнения цементной пылью и восстановления природной среды, следует проводить рекультивацию нарушенных земель на месторождениях (карьер), промышленных площадках, а также озеленение территорий заводов и населенных пунктов, расположенных вблизи них.


Список работ, опубликованных по теме диссертации


1. Соромотин В.А., Миронова С.И. Ординационный анализ растительности в зоне воздействия цементного завода п. Мохсоголлох (Центральная Якутия) / В.А. Соромотин, С.И. Миронова // Проблемы региональной экологии. – 2008. – №5. – С. 136-138.

2.Соромотин В.А. Антропогенное воздействие на растительность промышлен-ного поселка Мохсоголлох / В.А. Соромотин, М.М. Черосов // Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке. – Ч.1: Земледелие, растениеводство и селекция: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 20-23 июля 1999 г.) – Новосибирск, 1999. – С.113 – 114.

3. Соромотин В.А. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на раститель-ность в промышленном поселке Мохсоголлох / В.А. Соромотин, М.М. Че-росов, С.И. Миронова // Сельское хозяйство Сибири на рубеже веков: итоги и перспективы развития: материалы науч.-практ. конф. молодых ученых - Новосибирск, 1999. – С.158 – 159.

4. Соромотин В.А. Растительность пос. Мохсоголлох под воздействием цемент-ного завода // Наука и образование. – Якутск, 2001. - С.128-130.

5. Соромотин В.А. Основные источники загрязнения воздуха и их воздействие на растительность Хангаласского улуса РС (Я) / В.А. Соромотин, С.И. Ми-ронова // Человек и окружающая природная среда – проблема взаимо-действия: материалы IV Междунар науч.-практ конф. – Пенза, 2001. – С.156-159.

6. Соромотин В.А. Ординационный анализ рудеральной растительности Ханга-ласского улуса РС (Я) / В.А. Соромотин, М.М. Черосов, С.И. Миронова // Биосферосовместимые и средозащитные технологии при взаимодействии человека с окружающей природой: материалы VI Междунар. науч.-практ конф. – Пенза, 2001. – С.23-25.

7. Соромотин В.А. Изменение микроэлементного состава растительности в зоне влияния Мохсоголлохского цементного завода (Центральная Якутия) / В.А. Соромотин, В.В. Иванов // Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России: Всерос. науч.-практ. конф. – Пенза, 2002. - С.211-213.