Сосновые экосистемы в условиях аэротехногенного загрязнения, их сохранение и реабилитация 06. 03. 03 Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними
| Вид материала | Диссертация |
| 6. Нормирование АЭРОтехногенного воздействия на сосновые экосистемы Система мероприятий Сохранение лесов Восстановление погибших насаждений |
- Ландшафтно-типологические основы восстановления дубрав степного Придонья 06. 03. 03., 753.72kb.
- Проблемы формирования и становления восточноазиатских и западноевропейских садов, 793.69kb.
- Ландшафтная организация территорий общественно-деловых центров (на примере Санкт-Петербурга), 337.9kb.
- Пихтово-еловые леса приморского края (эколого-географический анализ), 481.85kb.
- Доклад Лесные пожары на Сахалине в 1998 году. Составители доклада, 301.28kb.
- Программа вступительных экзаменов в докторантуру Рh. D по специальности 6D080700 Лесные, 133.73kb.
- Программа по «Экологии и природопользованию», 197.56kb.
- " Организация экологического мониторинга и системы предотвращения загрязнения экосистемы, 143.97kb.
- Конспект лекций Москва 2006 г. Лекция № Основные источники техногенного загрязнения, 1559.24kb.
- Чрезвычайные ситуации: статистические данные, оценка потенциальных опасностей, 193.93kb.
6. Нормирование АЭРОтехногенного воздействия
на сосновые экосистемы
Система мероприятий по сохранению, повышению устойчивости и реабилитации лесов в условиях промышленных выбросов предусматривает комплекс взаимосвязанных мер, включающих мониторинг лесов, сокращение выбросов до безвредных для лесной растительности объемов и совершенствование ведения лесного хозяйства через корректировку использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов (рис. 4).
| | | Система мероприятий | | | |||||||||||
| | | | | | | | |||||||||
| | | Мониторинг лесов в условиях промышленного загрязнения | | | |||||||||||
| | | | | | | | |||||||||
| | | | | | | | | | |||||||
| Сохранение лесов | | Повышение устойчивости ослабленных насаждений | | Восстановление погибших насаждений | | ||||||||||
| | | | | | | | | | |||||||
| Разработка экологических нормативов ПДК, ПДН и др. | | Изменение системы использования лесов | | | Использование естественного восстановительного потенциала лесов | | |||||||||
| | | ||||||||||||||
| | | | | | | | | | | ||||||
| Разработка нормативов ПДВ с учетом состояния лесов | | Проведение мероприятий по воспроизводству лесов с учетом уровня загрязнения среды и состояния насаждений | | Использование устойчивых к загрязнению видов при лесовосстановлении | | ||||||||||
| | | | | | | | | | |||||||
| Сокращение объемов выбросов | | Формирование устойчивого к загрязнению породного состава насаждений при уходе за лесами и лесовосстановлении | | Снижение уровня загрязнения почвы | | ||||||||||
| | | | | | | | | ||||||||
| | | Корректировка системы пожарной и санитарной безопасности в лесах | | Регулирование режима минерального питания растений и их физиолого- биохимического состояния | | ||||||||||
| | | | | | | | |||||||||
| | | Регулирование режима минерального питания растений и их физиолого- биохимического состояния | | | | ||||||||||
Рис. 4. Система мероприятий по сохранению, повышению устойчивости и реабилитации лесов в условиях промышленных выбросов
Ведущая роль в снижении уровня загрязнения среды и сохранении лесов принадлежит нормированию допустимого техногенного воздействия с учетом чувствительности лесных экосистем.
На основе результатов собственных теоретических и экспериментальных исследований [1994, 1996, 1998, 2001], а также анализа имеющегося опыта [Николаевский, 1979, 1993; Серебрякова, 1980; Обухов, 1992; Костенко, Боронин, 1993; Барышева, Боронин, 1993; Воробейчик и др., 1994; Михайлова, 1997; Цветков, Цветков, 2003; Prinz, Brandt, 1982; Resolution.., 1979; Air..., 1985; Sverdrup e.a., 1992 и др.] предложена система нормативов, учитывающая чувствительность различных компонентов лесных экосистем к загрязнению и разновидности техногенного воздействия (атмосферное загрязнение, кислотные осадки, выпадения загрязняющих веществ, загрязнение почвы).
Сформулированы основные принципы экологического нормирования аэротехногенного воздействия на леса: нормирование по реакции наиболее чувствительных древесных пород в естественных условиях местопроизрастания, учет региональных (зонально-типологических) особенностей чувствительности лесных экосистем к фитотоксикантам, многокомпонентного состава выбросов и реального режима загрязнения.
Разработаны методические основы экологического нормирования: выбор объектов, определение «нормы» состояния лесных экосистем или их компонентов, оценка реакции лесных экосистем на действие выбросов, измерение интенсивности загрязнения, установление норматива допустимого воздействия.
На основе экспериментальных исследований установлено, что суммарная допустимая среднемесячная дозовая нагрузка главных газовых фитотоксикантов (диоксиды серы и азота, хлор, аммиак) в условиях Дзержинского стационара для сосняков лишайниковых составляет 63 мг/час в 1 м3, а индекс суммарной среднемесячной дозовой нагрузки – 142 мг/час в 1 м3 воздуха. Использование предложенных показателей позволяют определять допустимое загрязнение атмосферного воздуха в реальных условиях произрастания насаждений, а также учитывать воздействие смеси токсикантов, содержащихся в выбросах предприятий. Они могут применяться для прогнозирования уровня загрязнения атмосферы в лесах вокруг строящихся или проектируемых промышленных объектов.
Результаты многолетних экспериментов по изучению реакции сосны обыкновенной и основных разновидностей почв сосновых экосистем зоны хвойно- широколиственных лесов на кислотное воздействие [1995, 1998, 2004, 2007] доказывают высокую чувствительность растений сосны обыкновенной и лесных почв сосняков к кислотным выпадениям. Отрицательные изменения роста и развития саженцев сосны наступают при обработках их искусственными кислотными осадками с рН= 3,8 в объеме годовой нормы, первые признаки острого повреждения хвои – при рН=2,2 через три месяца после начала обработок.
В экспериментальных обработках монолитов почв растворами серной кислоты установлена устойчивая зависимость между кислотностью обработок и выносом кальция, магния и алюминия из почвы. При этом вынос веществ из суглинистой почвы выше, чем из супесчаной, а значимые различия от контроля выноса изученных элементов начинаются с обработок искусственными кислотными осадками с рН=3,5.
Под влиянием кислотных обработок в объеме годовой и полуторагодовой нормы наблюдались существенные изменения катионообменных свойств почв: увеличение величины рНKCl на 0,1-0,6 ед., увеличение гидролитической кислотности (на 13-33 % от исходной), снижение суммы обменных оснований (на 50-85 %) и степени насыщенности основаниями (на 50-85 %). Содержание гумуса во всех вариантах опыта изменялось незначительно, что, как следует из научных источников [Соколова и др., 1993; Макаров, Недбаев, 1994], объясняется устойчивостью гумусовых веществ к подкислению. Изменение содержания обменных форм азота и фосфора в почвах при проведенном режиме кислотных обработок имело неоднозначную реакцию, обусловленную, видимо, соотношением процессов миграции веществ, нитрификации и денитрификации.
На основе многолетних обработок монолитов лесных почв искусственными кислотными осадками [Дороничева, Мартынюк, 2007] установлены предельно- допустимые нагрузки кислотообразующих соединений для сосновых экосистем зоны хвойно-широколиственных лесов (табл. 7).
Таблица 7
Величина предельно- допустимых нагрузок (ПДН) кислотообразующих соединений для сосновых экосистем зоны хвойно- широколиственных лесов
| № п/п | Тип (группа) типов леса | Расчетные величины ПДН, кг / га | ||
| Н + | S | N | ||
| 1 | C.лишайниковый | 0,4 | 6 | 5 |
| 2 | С. зеленомошниковый на супесчаных почвах | 0,3 | 5 | 4 |
| 3 | С. кисличный на супесчаных почвах | 0,3 | 5 | 5 |
| 4 | С. брусничный на супесчаных почвах | 0,6 | 10 | 9 |
| 5 | С. черничный на супесчаных почвах | 0,8 | 13 | 12 |
| 6 | С. сложный с елью на легкосуглинистых почвах | 0,7 | 11 | 10 |
| 7 | С. сложный с елью на тяжелосуглинистых почвах | 0,9 | 15 | 13 |
Корреляционный анализ свидетельствует об относительно значимой связи состояния древостоев с содержанием сульфатной серы (r=0,65), суммарного азота (0,62), кальция (0,40), натрия (0,39), суммарных коэффициентов загрязнения снега (0,66) и хвои (0,49). С использованием уравнений регрессии между содержанием загрязнителей в снегу и индексом состояния древостоев, а также среднемноголетних данных о запасах снеговых вод, определены значения допустимых нагрузок химических загрязнителей, поступающих в насаждения за зимний период. Так, для сосняков, произрастающих на песчаных почвах Дзержинского стационара, допустимая среднемесячная нагрузка для более чувствительных спелых древостоев по сере сульфатов составляет 0,1 кг/га, выпадениям соединений азота – 0,3 кг/га. Для сосняков сложных и зеленомошниковых, произрастающих на супесчаных и легкосуглинистых почвах в условиях загрязнения Воскресенского промышленного комплекса, допустимая среднемесячная нагрузка по сере сульфатов выше (0,3 – 1,1 кг/га), чем на предыдущем объекте. По суммарным азотным выпадениям критические значения идентичны для обоих объектов.
Оценка чувствительности древостоев к полиэлементному составу загрязнителей, характеризуемого величиной суммарного показателя загрязнения Zc показывает, что для сосновых насаждений на песчаных почвах значения Zc снегового покрова ниже, чем для насаждений на супесчаных и легкосуглинистых почвах. Использование регрессионной связи загрязнения снега с состоянием насаждений позволило установить граничные значения Zc для зон поражения сосняков, произрастающих на разных типах почв зоны хвойно- широколиственных лесов (табл.8).
Таблица 8
Связь суммарных показателей загрязнения Zc снега с зонами поражения сосновых насаждений (в расчетах использованы уравнения для спелых древостоев как более чувствительных к загрязнению)
| Зоны поражения древостоев | Значения Zc для разных групп насаждений | |
| сосняки на песчаных почвах | сосняки на супесчаных и легкосуглинистых почвах | |
| Отсутствует | до 1 | до 7 |
| Слабое – III | 2-26 | 8-53 |
| Среднее – II | 27-57 | 54-103 |
| Сильное – I | 58-98 | 104-153 |
| Очень сильное – Ia | более 99 | более 154 |
В лабораторно-тепличных исследованиях, проведенных во ВНИИЛМ на саженцах сосны и ели [Ромашкевич, Боронин, 1993] доказано, что ПДК, установленные по параметрам роста и состояния растений, выше санитарно-гигиенических нормативов по меди в 26 раз, по цинку – в 4 раза, по свинцу – в 3 раза. Полевые эксперименты показали, что для молодняков сосны, произрастающих на песчаных почвах, допустимая концентрация содержания цинка в пахотном слое почвы составляет 430 мг/кг, что примерно в два раза выше ПДК, установленной для саженцев хвойных пород в лабораторных условиях. Такой эффект снижения фитотоксичности можно объяснить миграцией загрязнителя в естественных условиях, а также «разбавлением» его в большей биомассе деревьев насаждений, по сравнению с саженцами.