Оценка загрязнения атмосферного воздуха на примере городов Йошкар-Ола и Волжск Республики Марий-Эл

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПРИМЕРЕ ГОРОДОВ ЙОШКАР-ОЛА И ВОЛЖСК РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ-ЭЛ

М.В. Мартынова, магистрант

Министерство природных ресурсов, экологии и охраны окружающей среды Республики Марий Эл

Аннотация. Целью исследования является определение уровня загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими токсикантами, веществами наиболее распространенными и токсичными для растений. Получен комплекс данных о состоянии загрязнения атмосферного воздуха в разных функциональных зонах в г. Йошкар-Ола и г. Волжск.

Ключевые слова: загрязняющие вещества, поглотительная способность, диоксид серы.

Введение. Основными источниками поступления вредных веществ в атмосферный воздух городов являются промышленные предприятия и автотранспорт, а наиболее распространенными загрязняющими веществами - пыль (взвешенные вещества различной природы), диоксид серы, оксид азота, оксида углерода, углекислый газ [1].

Общеизвестно, что техногенная среда значительно снижает все положительные проявления жизнедеятельности зеленых насаждений городов. Высокая степень влияния негативных факторов, присущих урбанизированным территориям, приводит к ослаблению, преждевременному старению, поражению болезнями и вредителями, а в конечном итоге, и к гибели городских зеленых насаждений.

Среди компонентов биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации загрязнения воздушной среды является растительность, особенно дре-весно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы. Зеленые насаждения выполняют разные функции в формировании городской среды: санитарно-гигиеническую, архитектурно-эстетическую, эмоционально-психологическую и др. Работая как своеобразный живой фильтр, они поглощают из воздуха химические токсины и задерживают на поверхности ассимиляционных органов значительное количество пыли.

Для озеленения промышленных центров необходимо применять ассортимент растений с высокой газопоглотительной и регенерационной способностью и устойчивостью к промышленному загрязнению.

Особую актуальность приобретают эти вопросы в условиях промышленного центра Республики Марий Эл г. Йошкар-Ола и г. Волжск - городов с активно развивающейся промышленность и постоянно растущим транспор-топотоком и количеством жителей.

В Республике Марий Эл загрязнителями атмосферного воздуха в наибольшей степени в 2016 году являлись предприятия, осуществляющие деятельность в сфере автотранспорта и связи - 17,727 тыс. тонн (48 % от общих выбросов) и предприятия по производству и распределению электроэнергии, газа и воды - 8,083 (22 %) без учета выбросов от автотранспорта [2].

В 2017 году объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников по республике составил 34,993 тыс.тонн. По сравнению с 2016 годом выбросы уменьшились на 1,445 тыс.тонн (на 4,1%). В годе Йошкар-Ола выбросы в 2017 году составили - 8,271, в городе Волжск - 2,376 тыс.тонн [3].

Основными предприятиями города Йошкар-Олы, оказывающими негативное воздействие на окружающую среду являются: МУП «Йошкар-

Олинская ТЭЦ-1», ОАО «ЗПП»,

ОАО «Марибиофарм», ОАО «Стройкерамика», ООО «Мари-коммунэнерго», АО «ММЗ», АО «Завод Искож», ООО «Газпром газораспределение Йошкар-Ола» и другие [4].

Основу городской экономики составляют предприятия машиностроения и металлообработки, целлюлозно-бумажного производства, являющиеся источником темпов роста обрабатывающих отраслей. Ведущее значение имеют основные градообразующие предприятия: ОАО «Марийский целлюлозно-бумажный комбинат», ЗАО «Ариада»,

ЗАО «Завод Совиталпродмаш», ОАО «Волжский электромеханический завод». В непосредственной близости от г.Волжск проходят важные транспортные магистрали федерального значения

[5].

Одним из методов оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха является мониторинг состояния атмосферного воздуха.

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха на республиканском уровне осуществляются ГУП РМЭ «Территориальный центр «Маргеомо-ниторинг» на стационарных постах наблюдений [2].

Отбор проб атмосферного воздуха в 2015-2016 гг в городе Йошкар-Ола и г. Волжск для последующего химического анализа на определение содержания загрязняющих веществ: диоксида азота, оксида азота, оксида углерода, диоксида серы, формальдегида, пыли (взвешенных частиц) года проводится на постах наблюдений (от стационарных и передвижных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу) в городе Йошкар-Ола:

Пост № 1: Центральный парк, (селитебная зона); Пост № 2: Микрорайон «Нагорный (селитебная зона); Пост № 3: Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл» (промышленная зона); Пост № 4 район водозабора города Йошкар-Ола.

В г. Йошкар-Оле КИЗА (комплексный индекс загрязнения атмосферы -количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого

веществами, присутствующими в атмосфере города) увеличился с 0,67 в 2015 году до 1,25 в 2016 году, что указывает на увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха.

В г. Волжск: Пост № 1: Микрорайон «Машиностроитель»

В городе Волжске КИЗА увеличился с 0,64 в 2015 г. до 1,12 в 2016 г., что также указывает на увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха в городе.

Результаты. Оценка уровня загрязнения по среднему значению КИЗА в 2016 году позволила распределить маршрутные посты наблюдений по уровню загрязнения атмосферного воздуха:

- в г. Йошкар-Ола: наибольший - в промышленной зоне Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл» вблизи автомагистрали; меньший - в селитебных зонах Центральный парк и Микрорайон «Нагорный, наименьший - фоновый за городской чертой;

- в селитебных зонах г. Волжск показатель КИЗА выше в Микрорайоне «Машиностроитель», по сравнению с Парком «Дружба».

Для определения уровня и состава загрязнителей атмосферного воздуха используют древесные растения, обладающие высокой чувствительностью к воздействию загрязняющих веществ -биоиндикаторы. Среди растений выделяют: 1 - биоиндикаторы с высокой чувствительностью к поллютантам, 2 -биоиндикаторы-накопители. Первая группа биоиндикаторов позволяет оценивать суммарную техногенную нагрузку на атмосферный воздух и почвы, вторая - загрязнение окружающей среды, в том числе определенным токсикантом [6].

Методы биоиндикации основаны на учете морфологических изменений высших растений. Биоиндикационными признаками повреждения деревьев являются: изменение окраски листьев и хвои; некрозы; опадение листвы (дефолиация), изменение размеров органов

по большей части неспецифично; изменение направления, формы роста и ветвления прочие [7].

Особенности жизнедеятельности древесных растений в условиях города должны учитываться в практике зеленого строительства города. Мнение о том, что растения города — лишь декоративный фон городской архитектуры и зеленое строительство носит затратный характер, опровергается при экологической оценке роли зеленых насаждений в создании оптимальной городской среды и поддержании здоровья населения. [8].

Сернистый газ является одним из наиболее распространенных токсикантов атмосферного воздуха, кроме того, это соединение наиболее токсично для растений [9]. Наиболее важными серосодержащими компонентами загрязненной атмосферы являются двуокись серы S02 и сероводород (НБЗ). Допустимая максимально разовая концентрация SO2 для растений равна 0,02 мг/м3 (для человека ПДК=0,5 мг/м ). При концентрации сернистого газа 0,03-0,5 мг/м3 у растений уже наблюдается подавление фотосинтеза, свыше 0,5 мг/м3 может вызвать изменение в органах ассимиляции и некрозные изменения [10]. Сернистый газ проникает через устьица растений внутрь листьев, скорость его поглощения зависит от характеристики листьев, скорости ветра, температуры, освещенности, влажности воздуха, рельефа, макро- и микро- элементов в почве. В природе кислые газы чрезвычайно распространены, а поскольку они тяжелее воздуха, то относятся к токсичным и удушающим газам при перенасыщении. Токсичные газы, нарушая рост и развитие растений, снижают их устойчивость к морозам, засухе, засолению почв и болезням [11].

Растения обладают способностью накапливать загрязняющие вещества -поглотительной способностью. Эта способность используется как биологический (дополнительный) способ снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха. Основными способами снижения уровня загрязнения являются тех-

нологический метод (фильтры, уловители-установки по очистке газов) [11].

В 2017 году выполнение мероприятий по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при осуществлении мероприятий по повышению эффективности действующих очистных установок и прочих мероприятий на 44,4% позволило уменьшить объем выбросов от стационарных источников на 0,9 тонн. [3].

Сернистый газ повышает кислотность клеточного сока растений, что приводит к последующим физиологическим нарушениям. О газопоглотительной способности растений судят по количеству накопленной листьями серы [9, 11].

Одним из наиболее распространенных методов оценки степени повреждения растений и для исследования характера загрязнения атмосферного воздуха является химико-аналитический метод исследования. Химико-аналитический метод исследования заключается в анализе листового аппарата для определения степени поглощения токсических веществ и химических изменений растительных субстанций [10].

Метод основан на способности сульфат-ионов SO42- образовывать с ионом Ва2+ нерастворимый в кислотах белый осадок сульфата бария BaSO4:

BaCl 2 + Na2 SO4=NaCl +±BaSO4

С целью определения степени накопления токсических веществ (серы) в листовом аппарате растений в октябре 2017 года был проведен сбор полевого материала с разных частей кроны растений в конце вегетационного периода исследуемых объектов: липа мелколистная (Tilia cordata), рябина обыкновенная - (Sorbus aucuparia L.), ель колючая (Picea (pungens) голубая, яблоня ягодная — (Malus baccata (L.) Borkh), расположенных в промышленных и селитебных зонах г. Йошкар-Ола и г. Волжск.

Исследуемые объекты (деревья) расположены вблизи постов наблюдений, где проводится отбор проб атмосферного воздуха в рамках мониторинга состояния атмосферного воздуха.

Результаты. По результатам проведенных исследований установлено:

- в годе Йошкар-Ола наибольшее содержание серы в образцах листьев и хвое установлено на Посту № 3: Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл (промышленная зона), более низкое содержание серы - Пост № 2: Микрорайон «Нагорный (селитебная зона), наименьшее содержание серы - Пост № 1:

Использование данного метода позволяет оценить состояние атмосферного воздуха на указанных выше Постах и позволяет определить древесные породы - индикаторы загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими токсикантами в разных функциональных зонах г. Йошкар-Ола и г. Волжск [12].

Выводы. Проведенные исследования объектов в г. Йошкар-Ола и г. Волжск показали содержание серы в листьях и хвое выше в г.Волжск, как в целом по всем объектам, так и по показателям в разных функциональных зонах. Осо-

Центральный парк, Ботанический сад (контроль) - самое низкое (рис.1);

В городе Волжск наибольшее содержание серы в образцах листьев и хвое установлено на добавленных мной объектах, расположенных в промышленной зоне г.Волжск, более низкое содержание серы Пост № 2: Парк «Дружба» (селитебная зона) и наименьшее содержание серы Пост № 1: Микрорайон «Машиностроитель» (селитебная зона).

бенно ярко выражены показатели содержания серы в листьях и хвое при сравнении на объектах исследования в промышленных зонах.

Из исследуемых древесных пород наибольшей поглотительной способностью обладает липа мелколистная (Tilia cordata), что позволяет рекомендовать данный вид для активного использования в качестве дополнительного способами снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Йошкар-Ола и г. Волжск.

300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00

I

S - 1 щ I LJ |

ШшШ fc. 11 i

^ ^ / ^ ^ ^ ..J"

¡f

Г „«/' ^

.vV

-О* * ^ fo*'

У

J> с/

/ ^ ^

У

оР

Липа

мелколистная

Ш Яблоня ягодная

Рябина обыкновенная

Рис 1. Сравнительный анализ содержания серы в листьях и хвое на объектах исследования.

Библиографический список

1. Экология, охрана природы, экологическая безопасность / под. Общ. Ред.

A.Т. Никитина, С.А. Степанова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 648 с.

2. Доклад об экологической ситуации в Республике Марий Эл за 2016 год. Ижевск: ООО «Принт-2», 2016. - 180 с.

3. Доклад об экологической ситуации в Республике Марий Эл за 2017 год. Ижевск: ООО «Принт-2», 2016. - 180 с.

4. Проведение мониторинга состояния атмосферного воздуха на территории городского округа «Город Йошкар-Ола» / Информационный отчет, - 2016 год. Режим доступа: http://i-ola.ru/city/ecologia/2016_monitor_air_yola.pdf

5. Историческая справка и общая информация о городе Волжск / Официальный сайт городского округа город Волжск. Режим доступа : http://voljsk.gov12.ru/About.htm.

6. Мониторинг лесных экосистем: учебное пособие: СПб.: СПбГЛТА, 2003. -116 с.

7. Негативное влияние техногенного атмосферного загрязнения на сосновые насаждения и пути его снижения / Н.Н. Коровин, В.В. Степанчик, Л.В. Холодилова-Брянск, БГИТА, 2003. - 143 с.

8. Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А. и др. Экология города Йошкар-Олы. Йошкар-Ола, 2004. 200 с.

9. Сергейчик С.А. Растения и экология / С.А. Сергейчик. - Минск: Ураджай, 1997 - 224 с.

10. Экология: лабораторный практикум / Р.Р.Иванова, И.Н. Митякова, В.Ю. Осипова; под.ред. Р.Р. Ивановой. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 108 с.

11. Мониторинг состояния лесных и городских экосистем: Монография / под ред. В С. Шалаева, Е.Г. Мозолевской.-М.: МГУЛ, 2004.-235 с.

12. Озеленение населенных мест с основами градостроительства: учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.С. Теодоронский, В.И. Горбатова,

B.И. Горбатов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 128 с.

EVALUATION OF ATMOSPHERIC AIR POLLUTIONEXAMPLE OF YOSHKAR-OLA AND G.VOLZHSK OF THE REPUBLIC OF MARIYE-EL

M.V. Martynova, graduate student

Ministry of natural resources, ecology and environmental protection of the republic of Mari El

Abstract. The aim of the study is to determine the level of atmospheric air pollution with sulfur-containing toxicants, the most common and toxic substances for plants. A set of data on the state of atmospheric air pollution in various functional zones in the town of Yoshkar-Ola and the city of Volzhsk is obtained.

Keywords: pollutants, absorption capacity, sulfur dioxide.