Влияние эмиссий коксохимического производства на жизненное состояние древесных растений

Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии.

2019. - Т. 28. - № 2. - С. 230-236.

DOI 10.24411/2073-1035-2019-10223

УДК 581.52:634.942

ВЛИЯНИЕ ЭМИССИЙ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ЖИЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

© 2019 Е.Н. Виноградова, Л.В. Хархота

Донецкий ботанический сад, г. Донецк

Поступила 12.04.2019

Представлены результаты анализа видового состава и жизненного состояния древесных растений на территории, прилегающей к промышленной площадке коксохимического предприятия, расположенного в центральной части г. Донецка. Выявлено, что доминирующими на данной территории являются растения, способные к активному самовозобновлению: Ailanthus altissima (Miller) Swingle, Acer negundo L. и Robinia pseudoacacia L. Большинство обследованных деревьев находятся в удовлетворительном состоянии. Для озеленения территорий, подверженных воздействию техногенных эмиссий, могут быть рекомендованы растения, отличающиеся высокой устойчивостью и газопоглотительной способностью: Populus alba L., P. deltoides Marshall, Robinia pseudoacacia, Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers., Ulmus laevis Pall., U. parvifolia Jacq. Ключевые слова: техногенное загрязнение, древесные растения, жизненное состояние растений, озеленение.

Vinogradova E.N., Harjota L.V. The impact of the emissions of coke production in the vital state of woody plants. - The species composition and vital status of woody plants on the territory adjacent to the industrial site of a coke-chemical plant in the central part of Donetsk are given. It is revealed that dominant in this territory are plants capable of active self-regeneration, namely Ailanthus altissima (Miller) Swingle, Acer negundo L и Robinia pseudoacacia L. The majority of surveyed trees is in a satisfactory condition. For further greenery planting in territories exposed to technogenic emissions from coke production, we recommend plants, characterized by high stability and gas-absorbent abilities: Populus alba L., P. deltoides Marshall, Robinia pseudoacacia, Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers., Ulmus laevis Pall., U. parvifolia Jacq.

Key words: technogenic pollution, woody plants, vital state of plants, planting of greenery.

Донбасс является индустриально развитым регионом, расположенным в степной зоне с умеренно-континентальным засушливым климатом. Негативное воздействие промышленных эмиссий усугубляется высокой интенсивностью автотранспортных потоков. Одним из важнейших факторов экологической оптимизации антропогенно трансформированных территорий являются насаждения древесных растений. Аккумулируя на листьях часть эмиссий и промышленной пыли, деревья и кустарники пре-

Виноградова Елена Николаевна, кандидат биологических наук,

Elena_Vinogradova@meta.ua; Хархота Людмила Валериевна, кандидат биологических наук, ludmilaharhota@yandex.ru

пятствуют их дальнейшему распространению (Левон, 2008). На промышленных площадках и в санитарных зонах предприятий создают защитные и декоративные насаждения древесно-кустарниковых растений. От видового разнообразия и степени устойчивости растений в составе защитных насаждений в значительной степени зависит их жизнеспособность и функциональность. Комплексное влияние негативных природно-климатических факторов степной зоны и техногенного загрязнения приводит к сокращению продолжительности жизни древесных растений в 2-3 раза (Николаевский, 2002; Поляков, 2009). Поэтому для повышения эффективности защитно-декоративных насаждений необходимо дальнейшее озеленение промышленных территорий с оптимизацией видового состава растений, введением наиболее

устойчивых видов и совершенствованием структуры насаждений.

Целью работы было выявление наиболее устойчивых видов растений, перспективных для дальнейшего озеленения техногенно загрязненных территорий, путем мониторинга состояния древесных насаждений в условиях воздействия эмиссий коксохимического производства.

Объектом исследования были древесные растения, произрастающие на территории, непосредственно примыкающей к промышленной площадке коксохимического завода средней мощности ПАО «Донецккокс» (КХЗ) в городе Донецке в зоне острого воздействия эмиссий на расстоянии до 600 м от основных источников эмиссий. Эмиссии коксохимических предприятий содержат такие высокотоксичные соединения, как бензапирен, аммиак, цианистый водород, сероводород, фенол, бензол и пиридин, значительная часть которых вообще не характерна для нормальной атмосферы (Мищенко, 2012). Следует также отметить, что предприятие расположено в центре города и санитарно-защитной зоны не имеет. На территории, непосредственно примыкающей к заводу, расположены гаражные кооперативы, складские помещения и другие постройки. В состав обследованной территории также включен породный отвал угольной шахты «Центрально-заводская» (террикон), расположенный с северной стороны промышленной площадки КХЗ.

Жизненное состояние растений определяли по степени их повреждения, которую оценивали по шестибалльной шкале повреждений деревьев и кустарников в зоне воздействия технологических эмиссий В.П. Тарабрина с соавт. (1986). Данная шкала учитывает как уровень поврежденности листьев, так и снижение прироста, уменьшение облиствения кроны, усыха-ние побегов и наличие сухих ветвей. Полностью здоровых растений (уровень повреждений 0 баллов) на территории не обнаружено. В хорошем жизненном состоянии находились растения, уровень повреждений которых оценивали в 1 балл, в удовлетворительном - 2-3, в неудовлетворительном - 4-5.

Структура и видовой состав насаждений существенно различаются в зависимости от их функционального назначения. Озеленение основной части обследованной территории производилось фрагментарно 30-40 лет назад. На данный момент высадка саженцев и уход за имеющимися насаждениями в должной мере не производится. Поэтому доминирующими на этой территории являются растения, способные

к активному самовозобновлению: Ailanthus al-tissima (Miller) Swingle, Acer negundo L. и Robinia pseudoacacia L., составляющие не менее 70% от общего количества деревьев (табл.1). Менее многочисленны (1-5%) - Ulmus laevis Pall., U. parvifolia Jacq., Populus simonii Carrière, Aesculus hippocastanum L., Armeniaca vulgaris Lam., Juglans regia L., Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers., Fraxinus lanceolata Borkh., виды рода Populus - P. alba L., Р. bolleana Lauche, P. nigra L., P. nigra var. italica (Moench.) Koehne и др. Ведущее место среди кустарников занимают Ligustrum vulgare L. и Syringa vulgaris L.

Возраст растений относится к важнейшим показателям их состояния, во многом определяя степень устойчивости и соответствия растений природно-климатическим и экологическим условиям произрастания. На обследованной территории преобладают молодые растения в возрасте до 20 лет, значительная часть которых возникла в результате семенного и вегетативного самовозобновления (Ailanthus altissima, Acer negundo, Robinia pseudoacacia, Ulmus laevis, U. parvifolia).

Средневозрастные деревья (21-40 лет) составляют не более 40% насаждений, а растения, возраст которых превышает 40 лет, встречаются единично. У растений последних групп наблюдается суховершинность, усыхание боковых ветвей и другие признаки старения. Преобладание в насаждениях молодых деревьев свидетельствует об их низкой продолжительности жизни, что обусловлено как неблагоприятными природно-климатическими факторами засушливой степной зоны, так и высоким уровнем техногенного загрязнения среды.

Для территории, подверженной воздействию эмиссий КХЗ, характерен особый тип загрязнения, когда в периоды с температурной инверсией и циклональной погодой в приземном слое воздуха сосредотачивается основная часть пол-лютантов и промышленной пыли (Поляков и др., 2007). Вредное влияние на растения повышенной загазованности и запыленности воздуха усиливается неблагоприятными почвенно-климатическими условиями, частыми засухами. Видовое разнообразие древесных растений в подобных условиях ограничено, а выживание сопряжено с их биологической потенциальной устойчивостью к действию поллютантов.

В хорошем состоянии находятся молодые растения Acer negundo, Ailanthus altissima, Ulmus laevis и U. parvifolia (рис. 1.). Большая часть древесных растений - в удовлетворительном состоянии, включая средневозрастные деревья Ailanthus altissima, Acer negundo, Ulmus laevis, U. parvifolia, Populus alba и др. (рис. 2).

В плохом состоянии, в основном, находятся растения 31-40-летнего возраста и старше: Fraxinus lanceolata, Robinia pseudoacacia и виды рода Populus, за исключением P. alba (рис. 3). Следует отметить, что большинство тополей на обследованной территории достигли 40-летнего возраста, а представители данного рода

в основном являются быстрорастущими, однако недолговечными породами, поэтому в практике озеленения обычно используются для достижения быстрого эффекта и нуждаются в замене по достижении критического возраста (Поляков, 2009).

Таблица

Видовой состав и жизненное состояние древесных растений в условиях воздействия эмиссий коксохимического производства

№ п/п Вид Встречаемость, % Возрастная категория, лет Жизненное состояние растений

1 Acer negundo L. 25 11-20 хорошее

Клен ясенелистный 31-40 удовл.

2 A. saccharinum L. Клен серебристый единично 31-40 неуд.

3 Aesculus hippocastanum L. Конский каштан обыкновенный 3 31-40 удовл.

4 Ailanthus altissima (Miller) Swingle Ай- 35 5-10 хорошее

лант высочайший 21-30 удовл.

5 Armeniaca vulgaris Lam. Абрикос обыкновенный 2 21-30 удовл.

6 Fraxinus lanceolata Borkh. Ясень зеленый 2 11-20 удовл.

7 Gleditsia triacanthos L. Гледичия трехколючковая 1 31-40 удовл.

8 Juglans regia L. Орех грецкий 2 31-40 удовл.

9 Morus alba L. Шелковица белая единично 21-30 удовл.

10 Pinus sylvestris L. Сосна обыкновенная единично 31-40 неуд.

11 Populus alba L. Тополь белый 2 31-40 удовл.

12 Р. bolleana Lauche Т. Болле 2 31-40 неуд.

13 P. nigra L. Т. черный единично 31-40 неуд.

14 P. nigra var. italica (Moench.) Koehne Т. итальянский 2 31-40 неуд.

15 P. simonii Carrière Т. Симони 3 31-40 неуд.

16 Robinia pseudoacacia L. 10 11-20 удовл.

Робиния псевдоакация 31-40 неуд.

17 Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers. Рябина промежуточная 2 21-30 удовл.

18 Ulmus laevis Pall. 5 11-20 хорошее

Вяз гладкий 31-40 удовл.

19 U. parvifolia Jacq. 5 11-20 хорошее

В. мелколистный 31-40 удовл.

Примечание. Как «хорошее» было принято состояние растений, ли в 1 балл, «удовлетворительное» - 2-3, «неудовлетворительное» -

уровень повреждении которых оценива-4-5.

С северной стороны промышленной площадки КХЗ расположен породный отвал угольной шахты «Центрально-заводская», где, наряду с негативным влиянием промышленных

эмиссий и природно-климатических факторов, растения подвержены воздействию неблагоприятных эдафических условий. Террикон был рекультивирован силами сотрудников ботани-

ta, Prunus mahaleb L., Ulmus laevis, U. parvifolia, а также кустарники, прежде всего Ligustrum vulgare и Syringa vulgaris (рис. 4.). Большинство древесных растений на обследованной территории южного и северного склонов террикона находятся в удовлетворительном состоянии.

Рис. 1. Ailanthus altissima (Miller) Swingle в условиях воздействия эмиссий

Рис. 2. Ulmus parvifolia Jacq. в условиях воздействия эмиссий (степень повреждения - 3 балла) и неудовлетворительном состоянии

ческого сада в 80-е годы прошлого века. В настоящее время зеленые насаждения на терриконе представлены в основном Robinia pseudoacacia (до 80%), в значительно меньшем количестве, преимущественно у подножия отвала, произрастают Ailanthus altissima, Acer negundo, A. pseudoplatanus L., Fraxinus lanceola-

Рис. 4. Robinia pseudoacacia L. и Ailanthus altissima (Miller) Swingle на южном склоне породного отвала, примыкающего к территории коксохимического завода

В техногенно загрязненных регионах особенно важна роль зеленых насаждений как природного фильтра, очищающего воздух от пыли и газообразных токсикантов. Наибольшей пылезадерживающей способностью обладают

посадки шириной 10-30 м (Неверова, Холмогорова, 2003). На участке, защищенном плотной лесополосой от промышленного предприятия, выявлено на 64% меньше пыли, на 30% - сернистого газа, на 35% - оксида углерода и на

29% - фенола по сравнению с открытым участком (Левон, 2008).

Однако не всегда есть возможность создания таких защитных полос. Донецкий коксохимический завод находится в центральной части г. Донецка. Расположение крупных промышленных источников эмиссий в центре характерно для многих индустриальных городов Донбасса. Как правило, в период строительства таких производств вокруг них не отводилось место под санитарно-защитную зону, поэтому имеющиеся там зеленые насаждения расположены фрагментарно. Такие насаждения нуждаются в реконструкции с расчетом повышения их сани-тарно-защитной функции. Этого можно достичь за счет повышения в составе насаждений доли видов, отличающихся не только повышенной устойчивостью к промышленным эмиссиям, но и высокой газопоглотительной и пылеаккумулирующей способностью.

Наиболее эффективно способны осаждать пыль виды растений с шершавыми и опушенными листьями, например, Ulmus parvifolia, Sorbus intermedia и др. Эффективность поглощения растениями ксенобиотиков зависит от многих причин: видовой принадлежности, возраста, ассимиляционной поверхности кроны, интенсивности газообмена, длительности периода вегетации и т.д. (Бухарина и др., 2007). Выявлены растения, накапливающие значительное количество определенных аэрополлютантов, в частности, виды рода Populus (P. balsamifera L., P. alba, P. nigra, Р. bolleana, P. deltoidеs Marshall), рода Acer (A. pseudoplatanus, A. negundo, A. platanoides L.), Fraxinus lanceolata, Robinia pseudoacacia, Ulmus pumila L., U. parvifolia, Morus alba и др. (Попов и др., 1982; Тарабрин и др., 1986; Винниченко, Долгова, 2001).

Таким образом, определенные виды древесных растений способны поглощать значитель-

ное количество аэрополлютантов. Поэтому для очистки воздуха на территории техногенно загрязненных регионов целесообразно создавать насаждения, основу которых составляют устойчивые к ксенобиотикам растения с максимально выраженной газопоглотительной способностью. В условиях воздействия эмиссий КХЗ одним из наиболее устойчивых растений, способных без существенного нарушения жизненного состояния накапливать значительное количество ксенобиотиков, в том числе и фенола, является Populus deltoides (Тарабрин и др., 1986; Винниченко, Долгова, 2001). На основании собственных наблюдений и литературных данных для озеленения могут быть также рекомендованы как наиболее перспективные с точки зрения сочетания высокой газоустойчивости и газопоглотительной способности следующие виды: Populus alba, Sorbus intermedia, Ulmus laevis, U. parvifolia. Эффективным концентратором поллютантов является Robinia pseudoacacia, которую стоит использовать в практике озеленения, несмотря на ее невысокую декоративность. Acer negundo и Ailanthus altissima не могут быть рекомендованы для озеленения, поскольку представляют опасность как инвазионные виды. Плодовые растения мы считаем нецелесообразным высаживать на промышленных территориях в связи с опасностью аккумуляции в плодах, которые могут быть собраны населением, высоких концентраций токсичных веществ.

Создание устойчивых насаждений в зонах влияния техногенных эмиссий зависит не только от правильного подбора ассортимента растений, но и от своевременного проведения необходимых агротехнических мероприятий (внесение удобрений, регулярный полив в засушливый период, дождевание для снижения концентрации фитотоксикантов в листьях растений).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бухарина И.Л., Поварницына Т.М., Ведерников К.Е. Эколого-биологические особенности древесных растений в урбанизированной среде. Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. 216 с.

Вшниченко О.М., Долгова Л.Г. Екофiзiо-лопчш проблеми фiтоценозiв та бюлопчна ак-тившсть едафотошв в умовах техногенних те-риторш // Фiзiологiя рослин в Укра!ш на межi тисячолт: Збiрка наукових праць у двох томах. Т. 2. Кшв: АТ Високий урожай, 2001. С. 23-36.

Левон Ф.М. Зелеш насадження в антропогенно трансформованому середовищь Кшв: ННЦ 1АЕ, 2008. 364 с.

Мищенко И.М. Основные направления развития и повышения экологической безопасности предприятий черной металлургии Украины // Об'еднання заради життя: збiрка доповщей нащонального еколопчного форуму „Еколопя промислового регюну" (м. Донецьк, 23-24 тра-вня 2012 р.). Т. 2. Донецьк, 2012. С. 26-28.

Неверова О.А., Колмогорова Е.Ю. Древесные растения и урбанизированная среда: экологические и биотехнологические аспекты. Новосибирск: Наука, 2003. 222 с.

Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации. Пушкино: ВНИИЛМ, 2002. 220 с.

Поляков А.К., Суслова Е.П., Лихацкая Е.Н. Видовой состав и состояние древесно-кустарниковых растений на территории Авде-евского коксохимического завода // Промышленная ботаника. 2007. Вып. 7. С. 42-49.

Поляков А.К. Интродукция древесных растений в условиях техногенной среды. Донецк: „Ноулидж" (донецкое отделение), 2009. 268 с.

Попов В.А., Негруцкая Г.М., Петрова В.К. Газопоглотительная способность растений. Новосибирск: Наука, 1982. 52 с.

Тарабрин В.П., Кондратюк Е.Н., Башка-тов В.Г., Игнатенко А.А., Коршиков И.И., Чернышова Л.В., Шацкая Р.М. Фитотоксич-ность органических и неорганических загрязнителей. Киев: Наукова думка, 1986. 215 с.