Формирование газоустойчивого ассортимента древесных растений в ус ловиях повышенной техногенной нагрузки

Литература

1. Бабушкина Л.Г., Луганский Н.А. Комплексная оценка состояния лесных биогеоценозов в зоне промышленных загрязнений // Проблемы лесоведения и лесной экологии. - М., 1990. - Ч. 2. - С. 566-568.

2. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. - М.: Мир, 1979. - 200 с.

3. Дончева А.В., Бонева М. Воздействие токсических газов на содержание пигментов в хвое сосны обыкновенной, окружающей среды и проблемы их мониторинга // Влияние атмосферных загрязнений и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы: тез. докл. междунар. науч. конф. - М., 1996. - Т. 1. - С. 56.

4. Кулагин Ю.З. Лесообразующие виды, техногенез и прогнозирование. - М.: Наука, 1980. - 140 с.

5. Мартынюк А.А., Данилов А.И. Влияние промышленных выбросов на рост и производительность сосновых древостоев // Лесное хоз-во. - 1989. - № 4. - С. 17-19.

6. Мозолевская Е.Г. Оценка последствий техногенного воздействия на леса // Влияние атмосферного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы: тез. докл. - М., 1996. - Т. 1. - С. 10-12.

---------♦-----------

УДК 634.956 Е.М. Рунова, Л.В. Аношкина

ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОУСТОЙЧИВОГО АССОРТИМЕНТА ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

В статье проанализирована динамика выбросов основных загрязняющих веществ. Представлены результаты лабораторного анализа листьев и хвои городских насаждений, сравнительная оценка компонентного состава на различном расстоянии от источников загрязнения. Даны рекомендации по формированию газоустойчивого ассортимента насаждений.

Ключевые слова: промышленность, автотранспорт, фтористые соединения, диоксид серы, тяжелые металлы, растительность.

Ye.M. Runova, L.V. Anoshkina

FORMATION OF THE WOODY PLANT GAS-RESISTANT STOCK IN THE HIGHER TECHNOGENIC LOAD CONDITIONS

Dynamics of the basic polluting substance emissions is analyzed in the article. The results of the laboratory analysis of city planting leaves and needles, the comparative estimation of the componential structure on various distances from the pollution sources are given. Recommendations for formation of the planting gas-resistant stock are given.

Key words: industry, transport, fluoride compounds, sulfur dioxide, heavy metals, vegetation.

На протяжении многих лет г. Братск включается в список городов России с самым высоким уровнем загрязнения воздуха.

Основными загрязнителями являются ОАО «РУСАЛ Братск», ОАО «Группа Илим» (филиал в г. Братске), предприятия теплоэнергетики. Наибольшее количество специфических загрязняющих веществ поступает в атмосферу от источников предприятий цветной металлургии ОАО «РУСАЛ Братск» (смолистые вещества, твердые фториды, фтористый водород), целлюлозно-бумажной промышленности ОАО «Группа Илим» (метилмеркоптан, сероводород, формальдегид).

Одной из особенностей города является его архитектурно-планировочная структура. Братск не имеет компактной селитебной территории, он состоит из нескольких жилых районов - бывших поселков, возникших вблизи строившихся промышленных предприятий и Братской ГЭС. Протяженность территории составляет 50 км. Промплощадка ОАО «РУСАЛ Братск» расположена в 8 км к юго-западу от основной жилой застройки. Высокое загрязнение воздуха на значительной территории связано с климатическими условиями, неблагопри-

ятными для рассеивания выбросов. Повторяемость западных, юго-западных и южных ветров со стороны основных промышленных источников выбросов составляет 41%. Ситуационный план показан на рис. 1.

Рис. 1. Ситуационный план г. Братска

Если проследить динамику валовых выбросов основных загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников (рис. 2), можно отметить их уменьшение в 1999 г. - 85,6 тыс. т/год, в 2002 г. - 90,8 тыс. т/год, в 2004 г. - 82,7 тыс. т/год по сравнению с 1993 г. - 153,8 тыс. т/год, что связано с нестабильной работой предприятий в кризисные годы. Но в 2007 году количество выбросов в атмосферу загрязняющих веществ вновь возрастало - 124,4 тыс. т/год.

год

Рис. 2. Динамика валовых выбросов основных загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных

источников

Среднегодовые концентрации превышали допустимые нормы по формальдегиду в 9,3 раза, сероуглероду - в 6,2, бенз(а)пирену - в 3, диоксиду азота - в 2,9, фториду водорода - в 1,6 раза [2].

Возникают трудности при определении доли выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятий алюминиевого производства и целлюлозно-бумажной промышленности, так как они расположены на незначительном расстоянии друг от друга.

По составу компонентов загрязняющих веществ с 1998 по 2007 г. (рис. 3) можно отметить возрастание суммарного количества выбросов большинства токсикантов.

Так, например, окиси углерода с 62 тыс. т/год в 1998 году до 84,1 тыс. т/год в 2007 г., метилмеркопта-на с 9,9 тыс. т/год в 1998 г. до 15 тыс. т/год в 2007 г., твердых фторидов соответственно с 1,1 до 2,2 тыс. т/год. Уменьшение выбросов при производстве алюминия в 2002 году произошло за счет выполнения природоохранных мероприятий (совершенствование технологии «полусухого анода», перехода на технологию «сухого анода», снижение удельного расхода фтора в производстве, увеличение числа контрольно-измерительных приборов, пенных аппаратов и электрофильтров).

12 -10 -8 -6 -4 -2 -0 -

1998

2002

год

2007

100 -| 80 -60 -40 -20 -0 -

1998

2002

год

2007

10

8

6

4

2

0

1998

2002

год

2007

53 и 52 -51 -50 -49 -48 -47 -

1998

2002

год

2007

2.5 -1 2 -

1.5  1

0,5  0

1998

2002

год

2007

2

* 1,5 2

~Р 1

о

н 0,5 0

1998

2002

год

2007

40

ч 30 А

2

р 20 -

о

н 10 0

1998

2002

год

2007

15 -10 5 -

0

1998

2002

год

2007

ж

б

а

в

д

г

е

з

Рис. 3. Динамика объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: а - диоксида серы; б - окиси углерода; в - окислов азота; г - сероводорода; д - твердых фторидов; е - фтористого водорода;

ж - хлора; з - метилмеркоптана

Помимо стационарных источников загрязняющих веществ, значительная доля выбросов приходится на автотранспорт. На протяжении многих лет проблема отработанных газов от автотранспорта выходит на одно из первых мест. Основными причинами загрязнения воздушного бассейна городов автотранспортом являются:

- неудовлетворительное техническое состояние автомобилей и низкое качество горюче-смазочных материалов;

- слабое развитие сети дорог, а также их неудовлетворительное техническое состояние;

- перегруженность автомагистралей, скопление автомобилей на перекрестках, у светофоров, которое приводит к увеличению объема отработанных газов в селитебной зоне;

- транзитный транспорт, следующий через город;

- резкое увеличение количества личного автотранспорта;

- отсутствие материальной обеспеченности предприятий, из-за чего возникают сложности с проведением своевременных проверок и ремонта аппаратуры, приборов контроля токсичности и дымности.

Вклад автотранспорта в уровень загрязнения атмосферного воздуха в г. Братске составляет 20% [1-2].

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в двигателях всех видов, - это оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, несгоревшие частицы топлива и т.п. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5-3 кг свинца в год.

Для оценки состояния древесных насаждений, расположенных в черте города, был проведен лабораторный анализ проб листьев и хвои с целью определения компонентного состава в различных породах и выявления нарушения жизнедеятельности древесных растений, подвергаемых воздействию газовых токсикантов.

Объектами исследований были выбраны селитебные зоны города, расположенные на различном удалении от основных стационарных источников загрязнения: жилой район I (см. рис.1), расположенный на расстоянии 8 км, и жилой район II (см. рис.1), расположенный в 32 км от промышленной зоны.

Пробы листьев и хвои были взяты во второй половине августа с деревьев преобладающих пород: тополя бальзамического (Populus balsamifera), березы повислой (Betula pendula Roth), вяза приземистого (Pumila ulmus), лиственницы сибирской (Larix sibirica), рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia), сосны обыкновенной Pnus sylvestris); использовались только средневозрастные деревья. В жилом районе II не учитывались насаждения вяза приземистого и рябины обыкновенной, так как они составляют незначительное количество от общего числа насаждений. Масса отобранных проб с лиственных деревьев - по 0,15 кг, с хвойных - по 0,20 кг каждая. Определяемые компоненты: фтор (подвижная форма), подвижная сера, свинец, цинк. При лабораторных исследованиях на определяемый показатель фтор (подвижная форма) применялся потенциометрический метод выполнения измерений. Анализ проб подвижной серы производился в соответствии с ГОСТ 26490-85. Анализ концентрации тяжелых металлов - свинца, цинка - проводился электрохимическим способом.

В результате обработки проб листьев и хвои на содержание основных загрязняющих веществ были получены следующие результаты: максимальное содержание фтора обнаружено в листьях тополя бальзамического (Populus balsamifera) - 18,0 мг/кг и лиственницы сибирской (Larix sibirica) - 17,14 мг/кг, произрастающих в жилом районе I. Превышение ПДК составляет 1,8 раза. Наименьшее содержание фтора у лиственницы сибирской (Larix sibirica) - 0,78 мг/кг и сосны обыкновенной Pnus sylvestris) - 0,43 мг/кг, расположенных в жилом районе II (рис.4).

Наиболее велико различие содержания фтора в хвое лиственницы сибирской: в зоне непосредственного влияния алюминиевого завода этого токсиканта в 22 раза больше, чем на расстоянии 32 км от источника выбросов. Для сравнения: в листьях тополя аналогичное превышение не более 9.

20 18 16 14 12 -й 10 s 8 6

4 2 0

Рис. 4. Содержание фтора в листьях и хвое древесных растений

Токсическое воздействие фторидов усиливает присутствие диоксида серы. Это вещество образуется при электролитическом производстве алюминия и при сжигании топлива предприятиями теплоэнергетического комплекса.

Наиболее устойчивой к воздействию сернистого газа оказалась береза повислая

- 9,57 и 7,45 мг/кг на расстоянии 8 и 32 км соответственно. Максимальное количество серы обнаружено в листьях тополя бальзамического (Populus balsamifera) - 25,43 мг/кг на расстоянии 8 км и лиственницы сибирской (Larix sibirica) - 19,84 и 13,48 мг/кг на расстоянии 8 и 32 км соответственно. Содержание серы в листьях и хвое показано на рис. 5.

Гк

JIU.

(D

Ю

ГО

8 км В 32 км

30 25 -20 -:15 -

V

5 -

0

Лк

Ф

Ф

Ю

8 км В 32 км

Рис. 5. Содержание серы в листьях и хвое древесных растений

Среди множества загрязняющих веществ, поступающих с выбросами в атмосферу от автотранспорта и промышленных предприятий, наибольшую опасность для живых организмов представляют тяжелые металлы. В атмосфере большинство тяжелых металлов встречается в виде твердых частиц, адсорбированных на других частицах, или в виде солей. Из атмосферы они оседают на растения и почву. К наиболее распространенным и часто встречающимся в воздухе и почве тяжелым металлам относится свинец (РЬ). Он содержится в промышленных выбросах, образуется при сгорании этилированного бензина. Свинец осаждается на листьях, но его большая часть вымывается, поглощается корнями растений.

Токсическое влияние на живые организмы оказывают повышенные концентрации цинка ^п) . Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку. Однако при очень высоком содержании этого металла обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев.

По результатам проведенных лабораторных исследований наибольшее содержание свинца обнаружено в хвое сосны - 0,6 мг/кг на расстоянии 8 км и 1,26 мг/кг - на расстоянии 32 км от основных источников загрязнения, а также лиственницы, 0,7 и 0,33 мг/кг соответственно. Минимальное количество свинца содержится в листьях тополя и березы (рис. 6,а). Повышенное содержание свинца в хвое сосны, произрастающей в зоне умеренного воздействия (жилой район II), можно объяснить воздействием выбросов автотранспорта, ТЭЦ, находящейся в районе жилой застройки.

Самое высокое содержание цинка обнаружилось в листьях рябины - 162 мг/кг и хвое сосны - 81,6 мг/кг. Превышение ПДК соответственно в 7 и 3,5 раза, что также можно объяснить воздействием продуктов выбросов автотранспорта. Минимальное количество этого токсиканта отмечено в листьях берёзы, вяза, тополя (рис. 6,б).

1, 4 1, 2  1

^ 0, 8 Е 0,6 0,4 0,2  0

ГЪ п

ІГк.

180 и 160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 -

ГН_

<и

С!

<и

Ю

8 км В 32 км

8 км  32 км

0

б

а

Рис. 6. Содержание тяжелых металлов в листьях и хвое древесных растений: а - свинца; б - цинка

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- концентрация фтора (подвижная форма) и диоксида серы достаточно высока вблизи промплощадок ОАО «РУСАЛ Братск», ОАО «Группа Илим», однако при удалении от стационарных источников в результате рассеивания она постепенно снижается. Максимальное количество загрязняющих веществ у большинства древесных пород обнаружено в зоне 8 км от основных источников загрязнения;

- повышенное содержание свинца в хвое сосны обыкновенной (P'mus sylvestris), произрастающей в зоне умеренного воздействия токсикантов (32 км), можно объяснить наличием в данном районе предприятия теплоэнергетики, а также автомобильных дорог;

- наиболее устойчива по отношению к негативным факторам окружающей среды береза повислая (Betula pendula Roth);

- при воздействии на растения тяжелых металлов также достаточной устойчивостью обладают вяз приземистый (Pumila ulmus) и тополь бальзамический (Populus balsamifera).

При формировании ассортимента древесно-кустарниковых насаждений на территории города важно учитывать способность растений сохранять санитарно-гигиенические и декоративные качества в условиях повышенной техногенной нагрузки.

По результатам проведенного лабораторного анализа наиболее газоустойчивой породой оказалась береза повислая (Betula pendula Roth), при воздействии тяжелых металлов - тополь бальзамический (Populus balsamifera).

Эти растения могут быть рекомендованы для оптимизации нарушенных экосистем и формирования газоустойчивого ассортимента: реконструкция и посадка березы повислой - в составе куртин, групп в дворовых пространствах жилых микрорайонов, при озеленении территорий общего и ограниченного пользования; тополя бальзамического - в виде рядовых посадок вдоль автомагистралей с интенсивным движением транспорта.

Литература

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей природной среды Иркутской области в 2002 году» / Государственное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПП России по Иркутской области. - Иркутск, 2004. - 321с.

2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2007 году» / Министерство природных ресурсов Иркутской области. - Иркутск, 2008. - 324 с.

---------♦'-----------

УДК 631.866 С.В. Соболева, Л.И. Ченцова

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКСТРАКТОВ КОРЫ ОСИНЫ НА РОСТ КОРНЕЙ БОБОВЫХ И ЗЛАКОВЫХ

В статье рассматривается регулирующая активность водных экстрактов коры осины на рост корней бобовых и злаковых. Предложена технология получения водных экстрактов коры осины.

Ключевые слова: кора осины, экстракция, водные экстракты, экстрактивные вещества, технология, стимулятор роста, бобовые, злаковые.

S.V. Soboleva, L.I. Chentsova

RESEARCH OF THE ASPEN BARK WATER EXTRACT INFLUENCE ON THE BEAN AND CEREAL ROOT GROWTH

Control activity of the aspen bark water extracts for the bean and cereal root growth is considered in the article. The technology for the aspen bark water extract production is offered.

Key words: aspen bark, extraction, water extracts, extractive substances, technology, growth-promoting factor, bean, cereal.

Введение. Известно, что водные экстракты коры осины содержат углеводы, водорастворимые витамины, а также соединения фенольной природы, способные воздействовать на рост растений. Есть публикации о влиянии фенольных соединений на рост растений [1-2]. Содержание фенольных соединений в водных экстрактах коры осины достаточно велико и достигает от 10 до 28 %. Они выполняют различные функции: гидроксикоричные кислоты - структурные, защитные и резервные; флавоноиды - сигнальные и защитные; лигнин - структурные и защитные. Согласно литературным данным [3], водорастворимые фенолы также проявляют стимулирующую и ингибирующую ростовую активность по отношению к злаковым. Механизм воздействия фенольных соединений на процессы роста связан с их влиянием на гормональный обмен, в том