Методика определения экологических нагрузок загрязняющих веществ

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

2. Тарханов, С.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения. Диагностика состояния / С.Н. Тарханов, Н.А. Прожерина, В.Н. Коновалов. - Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2004. - 333 с.

3. Коновалов, В.Н. Состояние ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной в условиях аэраль-ного загрязнения / В.Н. Коновалов, С.Н. Тарханов, Е.Г. Костина // Лесоведение. - 2001. - № 6. -С. 43-46.

4. Козубов, Г.М. Внутривидовое разнообразие сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Карелии и на Кольском полуострове: Автореф. дис. ... канд. с-х. наук / Г.М. Козубов. - Л., 1962. - 20 с.

5. Внутривидовая изменчивость хвойных и изучение состояния лесорастительных сообществ в условиях загрязнения атмосферы Северо-Двинского бассейна: Отчет о НИР (заключ.): Рук. С.Н. Тарханов. № ГР 01.200.112255; Инв. № 02.2.006

04913. - Архангельск: ИЭПС УрО РАН, 2005.

- 467 с.

6. Тарханов, С.Н. Формовое разнообразие хвойных на Европейском Севере России / С.Н. Тарханов, В.В. Коровин, РВ. Щекалев // Вестник МГУЛ

- Лесной вестник. 2006. - № 5. - С. 89-95.

7. Шлык, А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / А.А. Шлык // Биологические методы в физиологии растений.

- 1971. - С. 154-170.

8. Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков, Т.В. Карнаухов, Л.А. Паничкин и др. - М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.

9. Бояркин, А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидазы / А.Н. Бояркин // Биохимия.

- 1951. - Вып. 1. - № 4. - С. 352-357.

10. Мамаев, С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале) / С.А. Мамаев. - М.: Наука, 1972. - 284 с.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Б.Е. БАЙГАЛИЕВ, проф., Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, д-р техн. наук,

А.А. ШАЙХУТДИНОВА, Оренбургский государственный институт менеджмента, канд. техн. наук

Город является сложной экосистемой, которая включает ряд элементов: предприятия, дороги, скверы, строения, атмосферу улицы, прилегающие территории. Типичным представителем производственной среды выступает предприятие, генерирующее примеси в атмосферу. Между предприятием и линией застройки располагается третий компонент улицы - прилегающая территория, которая включает все признаки квазиприродной среды: почву, растения, животных, грунтовые воды, ландшафты, преобразованные в городские и измененные под действием техногенных факторов. По ряду объективных причин прилегающая зона выступает буферной емкостью между предприятием и жилым комплексом, поглощая и рассеивая загрязняющие вещества. Поэтому при рассмотрении экосистемы «улица промышленного города» требуется изучение ряда процессов, происходящих в ней:

-оценка подсистемы «предприятие» в качестве источника выбросов примесей в атмосферу улицы;

tot@tot. kstu-kai. ru

- исследование процессов распространения и осаждения примесей осадками из атмосферы улицы;

- интегральная и дифференциальная оценка воздействия примесей на прилегающую территорию улицы [1, 4, 6].

Нас интересует существующий методический подход к дифференциальной и интегральной оценке воздействия на квазиприродную среду.

Первая схема дифференциальной оценки экологической нагрузки на земную поверхность реализуется при использовании уравнения

N = mJ

где N. - абсолютная нагрузка отдельной i-ой примеси, т/км2-сез;

т. - масса i-го загрязняющего вещества,

т;

Sm - площадь поверхности среза снежного покрова, км2;

t - количество дней от начала сохранения снежного покрова.

38

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Масса загрязняющего вещества определяется по формуле

m = С vo6,

где С. - концентрация загрязняющего вещества, мг/л;

Уоб - общий объем пробы, взятой для исследования, л.

Экологическую нагрузку на почву необходимо представить через концентрационные характеристики промежуточных сред

N. = С .I,

где Сср. - средняя концентрация г-ой примеси в осадках, мг/л;

I - интенсивность осадков за сезон, мм. Следовательно, экологическая нагрузка, оказываемая отдельной примесью на почву, может быть представлена через характеристики промежуточных состояний системы, а уравнение (3) используется для ретроспективных и прогнозных оценок процессов вымывания примеси осадками, при этом эталонами должны служить нормированные нагрузки [1-6].

Для того чтобы определить концентрации веществ, необходимо произвести отбор проб осадков в виде дождя в момент их выпадения несколько раз за теплый период и провести химический анализ каждой пробы. Для проведения исследования нами были отобраны пробы осадков на границе сани-тарно защитной зоны Кумертауской ТЭЦ (г. Кумертау Республика Башкортостан) в приоритетном северном направлении по розе ветров и в фоновой (контрольной) точке на расстоянии 150 км от источника загрязнения (с. Кананикольское Зилаирский район Республики Башкортостан), где в радиусе 100 км нет промышленных объектов и крупных населенных пунктов. В пробах было определено содержание взвешенных веществ, сульфат-, гидросульфид-, гидрокарбонат-ионов и ионов аммония. В ходе эксперимента использовались следующие методы: гравиметрический, титриметрический, фотоколориметрический. Расчет по существующей методике проводится следующим образом. Например, концентрация сульфат-ионов в осадках 5 июня составила 5,10 мг/л, 7 июля - 7,42 мг/л, 20 августа - 2,78 мг/л, далее оп-

ределяется среднее значение концентрации за сезон

С

SO2

4

5,10 + 7,42 + 2,78 3

5,10мг/л.

Расчет проводится по формуле 3 с использованием коэффициента 10-3 для перерасчета в т/км2-сез

Nso2- = 5,10 х405,7х10 3 = 2,07т/км2 • сез

Если же учитывать, что концентрация 5,10 мг/л была при интенсивности осадков 28 мм, 7,42 мг/л - при 12 мм, 2,78 мг/л - при 30 мм, то необходимо делать перерасчет концентрации сульфат-ионов на 1 мм осадков

5 июня C = 5,10/28 = 0,18 мг/л на 1 мм,

7 июля С2 = 7,42/12 = 0,62 мг/л на 1 мм,

20 августа С3 = 2,78/30 = 0,09 мг/л на 1 мм.

Далее необходимо усреднить концентрацию сульфат-ионов в 1 мм осадков 0,18 + 0,62 + 0,09

С

SO2-

- = 0,30мг/л

и рассчитать экологическую нагрузку вещества за теплый период

Nso2- = 0,30 х405,7х10 3 = 0,12т/км2 • сез,

4

где 405,7 мм - общая интенсивность осадков за теплый период года (за сезон).

Таким образом, получается, что при перерасчете на 1 мм осадков значение экологической нагрузки в 17 раз меньше, чем при расчете по существующей методике оценки.

Также были определены концентрации остальных загрязняющих веществ в осадках в виде дождя на территории, прилегающей к Кумертауской ТЭЦ, и подсчитаны значения экологических нагрузок по существующей методике (N) и с учетом поправок (N11) (табл. 1).

Получили, что разница между значениями экологических нагрузок по действующей методике расчета и при расчете с учетом поправок составляет 17 - 22 раза.

Согласно второй схеме оценки определяется суммарная нагрузка по совокупности примесей

NcyM =±N =±Срг • I,

г=1 г=1

где N - абсолютная суммарная нагрузка на почву всех примесей, выделяющихся из атмосферного воздуха, т/км2-сез.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

39

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Значения экологических нагрузок загрязняющих веществ

Наименование загрязняющего вещества Значение фоновой нагрузки, т/км2-сез Значение нагрузки у источника выброса, т/км2-сез

по методике с учетом поправок разница по методике с учетом поправок разница

Взвешенные вещества при влажном вымывании 3,56 0,17 21 51,16 2,51 20

Сульфат-ионы 0,17 0,01 17 2,07 0,12 17

Гидросульфид-ионы 0,28 0,014 19 1,88 0,09 21

Гидрокарбонат-ионы 25,52 1,29 20 124,01 6,98 18

Ионы аммония 0,90 0,04 22 4,76 0,24 20

Сумма 30,43 1,52 20 183,88 9,94 19

Таблица 2

Критерии оценки качества территории по суммарным экологическим нагрузкам [2, 3]

Значение суммарной экологической нагрузки, т/ км2-сез Характеристика территории

0 - 50 сравнительно чистая

50 - 100 умеренно загрязненная

100 - 200 сильно загрязненная

> 200 с превышением предельно допустимой нагрузки

Оценка воздействия по суммарным экологическим нагрузкам осуществляется согласно критериям, представленным в табл. 2 [1-3, 6].

Ранжирование территорий, согласно данным табл. 2, показывает, что при расчете по действующей методике фоновая территория относится к зонам со сравнительно чистой территорией, т.к. значение суммарной экологической нагрузки равно 30,43 т/ км2-сез и лежит в интервале 0 < N < 50, а в исследуемой точке у предприятия (183,88 т/ км2-сез) - к сильно загрязненным территориям (100 < N < 200). Сильно загрязненные территории сопровождаются снижением биоразнообразия, падением продуктивности и упрощением структуры, замедлением круговорота биогенов. Тормозятся как продукционные, так и деструкционные процессы, нарушается баланс между ними. Наблюдается вселение синантропных видов и видов, приуроченных к открытым местообитаниям. Однако на территории, прилегающей к Ку-мертауской ТЭЦ, регистрируется ухудшение санитарного состояния деревьев, но плотность древостоя и его запас не изменяются. Происходят изменения в травяно-кустарнич-ковом ярусе (выпадают чувствительные виды

лесного разнотравья). Замедлены процессы, осуществляемые почвенными микроорганизмами. Незначительно увеличена толщина подстилки. Существенно уменьшается разнообразие эпифитных лишайников.

Если расчет вести с учетом поправок, то по полученным значениям суммарных экологических нагрузок наблюдается более благоприятная ситуация и исследуемые территории относятся к зонам со сравнительно чистой территорией (0 < N < 50), т.к. значения в фоновой точке и на границе санитарно-защитной зоны предприятия составляют 1,52 и 9,94 т/ км2-сез соответственно. Визуальное наблюдение позволило установить, что на территориях, прилегающих к Кумерта-уской ТЭЦ, биоценозы представлены искусственными насаждениями и синантропными видами растительности, что означает упрощение состава и снижение продуктивности в данных экосистемах, поэтому приоритетное загрязнение растительности и почвенного покрова происходит не через осадки, а, возможно, через атмосферное загрязнение без осадков.

Таким образом, мы предлагаем считать суммарную экологическую нагрузку, используя перерасчет на 1 мм осадков.

40

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010