Geum.ru

Сосновые экосистемы в условиях аэротехногенного загрязнения, их сохранение и реабилитация 06. 03. 03 Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Вид материалаДиссертация
2. Закономерности загрязнения лесных экосистем промышленными выбросами
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ


Проведенные экспериментальные измерения содержания техногенных примесей в атмосферном воздухе лесных массивов, а также анализ загрязненности воздуха на постах контроля Роскомгидромета позволили обосновать метод определения уровня атмосферного воздействия для каждого лесного участка через дозовую нагрузку фитотоксиканта, которая определяется как произведение концентрации на время продолжительности воздействия:

DN = cм  t , (2.1)

где см – максимальная (подфакельная) концентрация фитотоксиканта в точке измерений, мг/м3;

t – время действия фитотоксиканта за определенный период, вычисленное через продолжительность ветров, дующих от источника выбросов в точку измерения, час.

Показатель дозовой нагрузки позволяет комплексно оценивать уровень загрязнения лесов, так как учитывает и концентрацию фитотоксичного вещества, и продолжительность его действия на растения.

Для сравнения режима загрязнения лесов на разных объектах предложено использовать индекс суммарной дозовой нагрузки (IDN ), учитывающий относительную фитотоксичность загрязнителей :

, (2.2)

где : DNi – дозовая нагрузка фитотоксиканта, рассчитанная для конкретного направления или участка насаждений через среднюю подфакельную концентрацию i-го вещества и продолжительность ее действия;

kiфт – коэффициент фитотоксичности i-го вещества по отношению к диоксиду серы (в диссертации приводится его обоснование).

Сравнение загрязнения атмосферного воздуха над лесными массивами на объектах исследований показывает, что индексы суммарной дозовой нагрузки примесей закономерно возрастают от Воскресенского стационара до Братского промрайона, согласуясь с площадью повреждения насаждений (табл. 1).

Таблица 1

Сравнительная оценка уровня загрязнения воздуха в направлении преобладающих ветров над лесными насаждениями на объектах исследований

№ п/п
Объект исследований
Площадь ослабленных лесов,
IDN на разном удалении
от предприятий

тыс. га
2-4 км
6-10 км
20 км

1
Воскресенский стационар

0,3
357
349
412

2
Дзержинский стационар

14
724
519
462

3
Братский промрайон
111
1585
910
-


Исследованиями установлено, что выбросы химических и цементных предприятий г. Воскресенска приводят к большей подщелачиваемости (от 5,8 до 9,2 рН) снега, чем Дзержинского промышленного комплекса. В связи с высокой долей пылевых выбросов здесь существенно повышается содержание нерастворимой фракции в снежном покрове (до 73 % в составе среднестатистической пробы снега), тяжелых металлов (в 4 раза выше, чем на Дзержинском стационаре) и, как следствие, на 20 % увеличивается суммарное поступление техногенных веществ в лесные насаждения.

Большая часть изученных загрязнителей, поступающих с промышленными выбросами, накапливается преимущественно в лесной подстилке (для условий Дзержинского стационара среднее содержание ванадия в подстилке в 12 раз выше, чем в почве; ртути – в 8 раз; свинца – в 4 раза; цинка – в 2,7; меди – в 2,3; стронция – в 2; никеля – в 1,8; фтора – в 1,6 и бериллия – в 1,2 раза, что свидетельствует о ее высокой поглотительной способности и важной экологической роли в условиях загрязнения. Среднее содержание кислоторастворимого фтора в лесной подстилке насаждений, произрастающих в зоне воздействия промышленных предприятий г. Братска, в 3 раза выше, чем в верхнем слое почвы.

В условиях компактного расположения предприятий по отношению к лесным массивам (Дзержинский стационар), связь расстояния от источников выбросов с концентрацией примесей в снегу, лесной подстилке, почве и хвое однозначно характеризуется отрицательным знаком, то есть с увеличением расстояния содержание веществ закономерно снижается. Вместе с тем, величины коэффициентов корреляции между концентрацией загрязнителей и расстоянием к источнику выбросов невысокие и не превышают 0,5; наибольшие значения характерны для лесной подстилки, наименьшие – для почвы. При наличии многих источников с разными объемами выбросов, расположенных среди лесных массивов (Воскресенский стационар), концентрации некоторых примесей в снегу (плотный остаток, фториды, нитраты, калий, большинство тяжелых металлов) имеют более тесную связь с расстоянием к основным источникам выбросов. Концентрации других соединений (хлориды, сульфаты, аммоний, натрий, никель) больше связаны с близко расположенными («местными») источниками загрязнения. В таких условиях величина и знак коэффициентов корреляции варьируют в зависимости от химического элемента и компонента экосистемы.

Лесные насаждения существенно трансформируют химический состав техногенных выпадений, проникающих через их полог. В снегу под сосновыми насаждениями накапливается в 1,8 раза больше сульфатов, в 1,4 раза – хлоридов, в 1,3 раза – кальция и пылевых веществ, в 1,2 раза – аммонийного азота, чем на открытом месте. В спелых и перестойных насаждениях наблюдается устойчивая тенденция к повышению кислотности и содержания загрязнителей в снегу, почве и лесной подстилке в приствольном и подкроновом пространстве при сравнении с «окнами». Содержание сульфатной серы, нитратного и аммонийного азота, в природных осадках увеличивается по ряду: над кронами < в окнах< под подстилкой <под кронами < под эллювиальным горизонтами почв < в стволовом стоке. Максимальные техногенные нагрузки в лесных насаждениях создаются в подкроновом пространстве и, особенно, вокруг стволов деревьев.

С использованием суммарных показателей загрязнения Zc [Сает, Ревич, 1988] впервые для лесных территорий получены картосхемы загрязнения снегового покрова, почв, лесных подстилок и хвои сосны выбросами, позволяющие объективно сравнивать уровни загрязнения лесов на объектах исследований. Так, загрязнение снега в условиях Дзержинского стационара (рис.1) характеризуется как низкое с точки зрения санитарно-гигиенических требований [Методические …, 1987]. Суммарные показатели загрязнения снега в лесных насаждениях Воскресенского стационара выше и достигают в пределах территории лесного фонда Zc = 30 – 120, что объясняется более высоким поступлением химических загрязнителей, особенно твердой фракции, в лесные массивы за зимний период.