Оценка устойчивости сосны обокновенной в зонах аэротехногенного загрязнения по данным экологического мониторинга

оценка устойчивости сосны обокновенной в зонах аэротехногенного загрязнения по данным экологического мониторинга

С.А. ЧЖАН, доц. БрГТУ, канд. с.-х. наук, Е.М. РУНОВА, проф. БрГТУ, д-р. с.-х. наук, О.А. ПУЗАНОВА, доц. БрГТУ, канд. с.-х. наук

Город Братск является одним из крупнейших промышленных центров Иркутской области, в котором сложилась напряженная экологическая обстановка за счет высокой концентрации промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу наиболее токсичными для растений фтористыми, а также серосодержащими соединениями, окислами азота и хлора, что привело к усыханию насаждений на обширной площади (свыше 150 тыс. га).

runova@rambler. т Основным источником загрязнения является Братский алюминиевый завод, который считается одним из крупнейших в Европе. Технологический процесс алюминиевого производства далек от совершенства, в результате чего происходит превышение ПДК по многим химическим загрязнителям. Наиболее токсичным компонентом выбросов алюминиевых заводов для растений являются газообразные фторсодержащие соедине-

180

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2009

ния и, в частности, фтористый водород. Его токсичность превосходит другие газообразные кислотные соединения, например хлор и диоксид серы.

Поэтому в рамках экологического мониторинга на различном удалении от Братского алюминиевого завода был заложен ряд постоянных пробных площадей по стандартной методике. Заложено 50 пробных площадей. Количество деревьев на каждой -100 штук.

На постоянных пробных площадях производилось лесоводственно-геоботаническое описание с указанием особенностей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова и рельефа. Оценивалось санитарное состояние насаждений и кроны деревьев (характер охвое-ния, продолжительность жизни хвои, размеры, цвет и величина некроза на листьях, наличие сухих ветвей и суховершинностей).

Пробные площади были заложены по зонам влияния промышленных выбросов:

1- зона сильного загрязнения. Протяженность на север от главного источника загрязнения алюминиевого завода примерно 20 км, на юг - 20-22 км, на запад - 12 км, на восток - 12-13 км. Зона характеризуется высоким и устойчивым уровнем загрязнения окружающей среды;

2 - зона среднего загрязнения. Внешняя граница находится на расстоянии от алюминиевого завода на север до 40 км, на юг до - 28 км, на запад - 18-20 км, на восток - 16-18 км. Зона характеризуется относительно высоким уровнем загрязнения среды;

3 - зона слабого загрязнения. Точные границы не устанавливаются. Внешняя граница от источника загрязнения находится в радиусе до 50-60 км. Контрольные пробные площади были заложены в разных направлениях фоновой зоны.

Пробные площади заложены в наиболее распространенном типе леса - разнотравном. Возраст древостоев колеблется от 50 до 120 лет. В основном древостои чистые сосновые с небольшой примесью лиственницы и других пород, класс бонитета —III.

В таблице представлена таксационная характеристика насаждений по зонам влияния аэротехногенного загрязнения.

Таблица средние таксационные характеристики насаждений по зонам влияния

аэротехногенного загрязнения

Зона № пп Состав Дср, см Н ср,м А, лет Балл категории состояния Тип леса

1 1 6С4Л 17,2 16,2 77 III рт.

2 10С 21,8 20 53 III рт.

3 10С 20,3 14,9 45 III бр.

4 10С 19,2 12,2 49 II бр.-рт

5 10С 18,5 12,2 43 II рт.

6 10С 22,1 12,3 58 I бр.-рт.

7 10С 18,4 13 48 II рт.

8 10С 11,6 10,2 28 III рт.

9 10С 20,3 17 58 II рт.

10 10С 17,6 16 54 III рт

11 10С 14,5 13,3 57 I рт.

12 10С 12,7 11,6 55 II рт.

13 10С 12,3 12,5 47 III рт.

14 10С 16 14,3 57 I рт.

2 15 5С5Л 27,6 18,2 62 III рт

16 6С4Л 44,3 17,4 58 III рт.

17 10С 27,6 23,8 51 III рт

18 10С 37,9 25,5 130 III бр

19 7С2Л1Е 35 23,4 90 III рт.

20 10С 23,2 19,8 72 II рт.

21 10С 36 24,9 107 II рт.

22 10С 35,8 24,9 107 I рт.

23 10С 16,6 15,5 54 II рт.

24 10С 23,8 19,9 78 II бр-рт.

25 10С 28,1 19,9 75 I бр-рт.

26 10С 30 21 85 I бр-рт

27 10С 27 23 80 I бр-рт

28 10С 12,4 12,6 41 I бр-рт.

29 10С 39 24,7 157 I бр-рт.

30 10С 21,6 15,5 54 I рт.

31 10С 20,8 11,7 52 I рт.

32 10С 19,6 12,5 50 I рт.

33 10С 18,4 15,4 56 I рт.

34 10С 16,8 13,2 52 I бр

35 10С 19,8 13,4 53 I бр.

36 10С 15,8 15,2 55 I бр

37 10С 21,7 21,6 59 I бр-рт.

38 10С 24,1 16 59 I рт.

39 10С 23,7 16,6 58 I бр.

40 10С 24,8 16,7 60 I бр-рт.

41 10С 24,8 15,7 49 II бр.-рт.

42 10С 22 14,6 54 II рт.

3 43 10С 20 19,5 44 II бр-рт.

44 10С 24,1 16 59 I рт.

45 10С 20 15,7 54 II рт.

46 10С 21,5 17,1 62 I рт.

47 10С 32 18,9 74 I рт.

48 10С 24,8 15,9 68 I рт.

49 10С 23,2 15,1 65 I рт.

50 10С 22,8 14,8 59 I рт.

I II III Фон

Зоны загрязнения

Рис. 1. Содержание фторидов в хвое на пробных площадях по зонам влияния промышленных выбросов

о

13 -е о

Ч

I

Фон

II III

Зоны загрязнения

Рис. 2. Содержание сульфатов в хвое на пробных площадях по зонам влияния промышленных выбросов

0,018 0,016

и

0,014 tf 0,012-| 0,01

Ä 0,008 -

ей '

^ 0,006 -W 0,004 -0,002 0-

I

Фон

II III

Зоны загрязнения

Рис. 3. Содержание бензопирена в хвое на пробных площадях по зонам влияния промышленных выбросов

Был проведен химический анализ хвои сосны на основании образцов хвои, собранной на пробных площадях у модельных деревьев, на содержание фтор ионов, серы общей, бензопирена.

Химический анализ включал: - потенциометрический метод, который необходим для определения водорастворимой формы фтора в почве, растительности, выпадениях в воздухе и природных водах;

- гравиметрический метод, для определения сульфатов (ГОСТ 26426-85);

- хроматографический метод, для определения бензопирена (ПНДФ 16.1:2:2.2:3.3903).

Исходя из полученных результатов химического анализа хвои были получены следующие зависимости.

На рис. 1-3 представлены зависимости содержания фторидов, сульфатов и бен-зопирена в хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) по зонам влияния промышленных выбросов.

По средним значениям наибольший уровень фторидов содержится в хвое деревьев, расположенных в I и II зоне (в I зоне содержание фторидов составляет 13,76 мг/кг, а во II зоне - 13,38 мг/кг). В III зоне содержание фторидов в среднем составляет 11,41 мг/кг, в фоновой зоне - 9,85 мг/кг.

Наибольшее содержание сульфатов приходится на хвою деревьев, расположенных в I и II зоне (в I зоне содержание сульфатов составляет 12,99 мг/кг, а во II зоне

- 11,46 мг/кг). В III зоне содержание сульфатов немного меньше (в среднем составляет 8,54 мг/кг), чем в фоновой зоне (9,23 мг/кг).

По содержанию бензопирена в хвое деревьев можно отметить следующее: наибольший уровень содержится в хвое деревьев, находящихся во II зоне (в среднем составляет 0,016 мг/кг); в зонах I и III примерно содержание одинаковое ( в I зоне - 0,012 мг/кг, в III

- 0,010 мг/кг); в фоновой зоне - 0,009 мг/кг.

Среднее значение содержания фи-тотоксикантов в хвое деревьев по зонам не всегда отображает истинный характер загрязнения лесов, так как предприятия Братского промышленного узла располагаются довольно близко друг к другу.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1. Большинство загрязняющих элементов имеют наименьшую концентрацию в непосредственной близости от источников промвыбросов. Это так называемая «подфа-кельная зона», которая присуща предприятиям с высокими трубами, в результате чего загрязняющие вещества оседают намного дальше.

2. Большинство элементов оседают по направлению преобладающих ветров на расстоянии 10-20 км в зависимости от летучести веществ. Снижение уровня загрязняющих веществ наблюдается на расстоянии свыше 30 км по направлению преобладающих ветров и 15 км против направления преобладающих ветров от источника загрязнения.

3. Наиболее информационными показателями являются содержание фторидов и сульфатов в хвое сосны обыкновенной, так как прослеживается четкая зависимость между уровнем содержания этих элементов и расстоянием пробных площадей от источника загрязнения. Содержание бензопирена в хвое сосны обыкновенной не является абсолютным

информационным показателем, потому что мало изучено его влияние непосредственно на жизнеспособность растений. По данным проведенных исследований наблюдается разброс содержания бензопирена в хвое в пределах выделенных зон, максимальное количество приходится на зону среднего влияния, а затем происходит снижение.

4. Анализируя данные контрольных образцов хвои, взятые на расстоянии более 30 км от источников промвыбросов, можно сделать вывод о том, что они содержат минимальное количество загрязняющих веществ, и зоны, находящиеся на значительном удалении, следует отнести к условно чистым или фоновым.