Закономерности загрязнения компонентов лесных экосистем и нормирование техногенного воздействия на леса

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ И НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛЕСА

REGULARITIES OF FOREST ECOSYSTEM COMPONENT CONTAMINATION AND FOREST INDUSTRIAL IMPACT RATING

Мартынюк А.А., Рыкова Т.В.

Рассмотрены закономерности загрязнения лесных экосистем в условиях промышленных выбросов, теоретические подходы и результаты экспериментальных работ по обоснованию допустимого техногенного воздействия

Regularities of forest ecosystems contamination with industrial pollutions are under review as well as theoretical approaches and results of experiments to prove allowable industrial impacts/

Ключевые слова: техногенное загрязнение, экосистемы, экологическое нормирование

Keywords: industrial pollution, ecosystems, ecological rating.

Многолетние исследования лесных экосистем в условиях техногенного воздействия свидетельствуют о тесной взаимосвязи пространственного загрязнения их компонентов с особенностями расположения источников выбросов. Величина и знак коэффициента корреляции между содержанием загрязнителя в компонентах экосистемы и расстоянием к источнику выбросов служит подтверждением принадлежности химического вещества к выбросам изучаемого промышленного объекта. Для характеристики многокомпонентного загрязнения лесов целесообразно использовать показатель суммарного загрязнения Zc, рекомендуемого для оценок санитарно-гигиенического состояния городских территорий.

Выявлены тенденции перераспределения выпадающих из атмосферы химических загрязнителей в различных компонентах экосистемы. Наиболее тесная положительная связь между содержанием техногенных элементов наблюдается в системе «снег-лесная подстилка», менее значимая в системах «снег - почва» и «подстилка - почва».

Вследствие внутриценотического перераспределения загрязняющих веществ наибольшее загрязнение снега, дождевых осадков, лесной подстилки и почвы наблюдается в приствольных и подкроновых зонах древостоев разного возраста. Содержание большинства изученных элементов в дождевых осадках увеличивается по ряду: над кронами< в окнах< под подстилкой <под кронами < под эллювиальным горизонтами почв < в стволовом стоке.

В зависимости от уровня воздействия начальные изменения лесных фи-тоценозов (угнетение и гибель наиболее чувствительных видов) трансформируются в более глубокие функциональные и структурные нарушения, вплоть до полной деструкции коренного сообщества и замены его вторичным (лесным или нелесным) ценозом, обладающим более низкой продуктивностью, но способным сохранять жизнестойкость в условиях химического загрязнения.

Ведущая роль в предотвращении деградации лесных фитоценозов в условиях промышленного загрязнения принадлежит нормированию допустимо-

го техногенного воздействия. Анализ действующей нормативной базы в России и за рубежом позволил нам выделить следующие виды нормативов, относящихся к нормированию техногенного воздействия на леса: предельно-допустимые концентрации содержания вредных примесей в атмосферном воздухе и критические уровни загрязнения атмосферы, предельно-допустимые концентрации загрязнителей в почве, допустимые уровни накопления загрязнителей в органах и тканях растений, предельно-допустимая нагрузка выпадений загрязнителей в экосистемы [1,2,3,4]. К настоящему времени в наибольшей степени обоснованы нормативы допустимого загрязнения атмосферного воздуха лесных экосистем; остальная часть нормативов, как правило, еще находится в стадии научных разработок.

В нормировании техногенного воздействия выделяется два подхода. Первый, так называемый санитарно-гигиенический, ориентирован, прежде всего, на ограничение выбросов с точки зрения опасности для человека. Его методология опирается на определение допустимого загрязнения для отдельного организма по высокочувствительным тестам. Предусматривается разработка нормативов среднесуточных (ПДКсс.) и максимально разовых (ПДКм.р.) концентраций, имеющих разный период осреднения. Нормирование загрязнения почв осуществляется с учетом разных уровней (транслокационный, миграционный, общесанитарный и др.), которые, однако, не отражают в достаточной мере экологические особенности разных типов почв, их физико- химические свойства, которые могут существенно влиять на фитотоксичный эффект загрязнителей.

Преодоление отмеченных недостатков в нормировании аэротехногенного воздействия на леса возможно при ориентации на экологический подход, учитывающий их реакцию на воздействие в естественных условиях местопроизрастания с учетом параметров (возраст, состав, структура, условия местопроизрастания - группа типов леса) экосистем, изменчивости загрязнения атмосферы вокруг источников выбросов, полиэлементного состава эмиссий, его пространственной и временной трансформации. Экологическое нормирование техногенного воздействия должно носить региональный характер, с изучением реакции на загрязнение наиболее чувствительных лесных формаций региона, а в их пределах - наиболее чувствительных типов (группы типов) леса.

Остановимся только на одном аспекте - нормировании уровня загрязнения лесных почв. Проведенные лабораторно-тепличные исследования во ВНИИЛМ по нормированию содержания тяжелых металлов в лесных почвах показывают, что для саженцев сосны и ели с учетом параметров роста и состояния растений (прирост побегов, размеры хвои, изменение биомассы, физиологические показатели) ПДК по меди выше санитарно-гигиенических нормативов в 26 раз, по цинку - в 4 раза, по свинцу - в 3 раза [5].

Для соблюдения принципов экологического нормирования эксперименты по разработке ПДК (на примере цинка) были перенесены в лесные насаждения Подмосковья. Соль азотнокислого цинка 7п^03)2 была внесена в начале вегетации на поверхность почвы в 15-летние лесные культуры сосны на

л

участках площадью 40 м в следующих вариантах (в расчете на 20 см слой

почвы): 23 мг/кг (ПДК); 100; 300; 500 и 1000 мг/кг почвы. Фитотоксический эффект загрязнителя оценивался по изменению прироста текущего года, индекса состояния и степени поражения хвои по всем вариантам опыта. При этом постановка эксперимента обеспечивала нормирование нагрузки элемента на поверхность почвы, выраженной в г/м2 (важно при оценке уровня выпадений на лесные территории), а также предельно допустимого содержания его в почве в мг/кг (важно для осуществления последующего мониторинга загрязнения лесных почв).

Использование показателя интегральной оценки реакции древостоев на загрязнение почвы позволило установить допустимую концентрацию содержания цинка в пахотном слое почвы для молодняков сосны, произрастающих на песчаных почвах - 430 мг/кг. Данная величина примерно в два раза выше ПДК цинка в почвах, установленной для саженцев хвойных пород в лабора-торно-тепличных условиях [5].

Изучение динамики параметров молодняков сосны в зависимости от величины техногенной нагрузки цинка (рис.1, 2) показывает, что величина критической нагрузки, установленной по изменению длины хвоинок составляет

9 9

130 г/м (1,3 т/га), по отпаду деревьев -180 г/м (1,8 т/га), в среднем около 150 г/м2 (1,5 т/га).

В наших исследованиях реакция лесных экосистем оценивались по древостою как эдификатору фитоценоза. С общеэкологических позиций наиболее оправдано нормирование по наиболее чувствительному из его компонентов. Видимо, возможно существование нескольких нормативов, установленных для разных по чувствительности компонентов (например, древостой -эпифитная лихенофлора - наиболее чувствительный вид - наиболее ценный вид - почвенные микроорганизмы и т.п.).

Рисунок 1- Влияние величины техногенной нагрузки цинка на длину хвои молодняков сосны

Рисунок 2- Влияние величины техногенной нагрузки цинка на отпад деревьев в молодняках сосны

В зависимости от типа вредного воздействия при нормировании может уделяться большее значение тем или иным параметрам системы, что позволит увязать уровень допустимого аэротехногенного воздействия с реальными требованиями охраны отдельных компонентов лесов, особо ценных видов флоры и предотвратить их вымирания в условиях воздействия выбросов промышленных предприятий.

Список использованных источников

1. Нормирование техногенного воздействия на лесные экосистемы / А. А. Марты-нюк, Ю. Б. Боронин, А. В. Костенко, Е. В. Ромашкевич //Лесн. хоз-во.- 1998. - № 1.- С.25-27

2. Опыт нормирования техногенного воздействия на леса / А. А. Мартынюк, Ю. Б. Боронин, А. Н. Жидков [и др.] // Лесохоз. информ. - 1998. - Вып. 5. - С. 50-65.

3. Техногенное загрязнение окружающей среды и итоги экологического нормирования химического воздействия на леса / А. А. Мартынюк, Л. Л. Коженков, Е. В. Дороничева [и др.] // Сб. тр., посвященный 70-летию ВНИИЛМ. - М.: ВНИИЛМ, 2004. - С. 88-99.

4. Экологическое нормирование техногенного воздействия на леса: основные итоги исследований / А. А. Мартынюк, Л. Л. Коженков, Е. В. Дороничева [и др.] // Проблеми екологп л1с1в 1 люокористування на Полюа Украши. - Житомир, 2001. - С. 116-124.

5. Ромашкевич, Е. В. Фитотоксичность соединений тяжелых металлов для древесных растений / Е. В. Ромашкевич, Ю. Б. Боронин // Экология леса и охрана природы. - М.: ВНИИЛМ, 1993. - С. 78-82.