Воздействие выбросов автомобильного транспорта на придорожные экосистемы

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА

ПРИДОРОЖНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

О.В. РЯБОВА, доц., докторант каф транспорта леса и инженерной геодезии ВГЛТА, канд. техн. наук,

А.В. СКРЫПНИКОВ, доц., докторант каф транспорта леса и инженерной геодезии ВГЛТА, канд. техн. наук

Лесные экосистемы находятся в постоянной динамике, направления их изменений определяются не только естественными, но и искусственными (антропогенными) факторами: промышленным и транспортным загрязнением; интенсивными рекреационными нагрузками и т. д. Все чаще и на все более увеличивающейся площади проявляются неже-

лательные последствия: деградация лесных насаждений; снижение их устойчивости и эстетической ценности; обеднение биологического разнообразия. Крайне важно постоянно контролировать ситуацию для того, чтобы в случае необходимости принимать безотлагательные меры. Имеющийся отечественный и зарубежный опыт свидетельству-

136

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2005

ет, что одним из важнейших методов решения этой актуальной задачи является создание системы постоянных пробных площадей, заложенных в различных створах наблюдений с последующим систематическим проведением комплексных наблюдений по стандартизованной методике.

Закладка постоянных пробных площадей с последующим проведением на них длительных наблюдений - хорошо известный и надежный метод исследований, позволяющий получить разностороннюю достоверную информацию о состоянии лесных сообществ и их динамике под воздействием различных факторов. Основными объектами такого рода наблюдений являются растительность, которая одновременно является и основным компонентом биосферы, и индикатором ее состояния в целом, а также снежный покров. По растительности определяется эффект воздействия, а по загрязнению снежного покрова - величина или доза этого воздействия.

Выбор именно такого способа исследования объясняется тем, что сезонный снежный покров является одним из основных индикаторов состояния воздушного бассейна [1]. Исследование химического состава снега имеет определенные преимущества - в сезонном снежном покрове полностью сохраняется информация о веществах, поступивших вместе с атмосферными осадками или в результате аэрозольного выпадения за весь холодный период года. Поэтому анализ концентраций химических элементов и соединений, содержащихся в снеге, однозначно соответствует их количеству в атмосфере исследуемого региона.

Снег отбирался на 4 створах наблюдений по общепринятой методике в трехкратной повторности. Створы располагались перпендикулярно дороге Москва-Ростов (Дон), точки отбора находились на расстоянии 10, 30, 70, 110, 190 м от полотна дороги (рис. 1) [3]. Выбор именно этих мест исследования объясняется направлением розы ветров.

Снеговую воду фильтровали под давлением дважды, первый раз для отделения

взвесей, второй раз для отделения концентрата растворенной формы тяжелых металлов после концентрирования их во внутри-комплексные соединения тиооксинатом натрия (С9Н6Ы8Ыа-2Н2О) для обеспечения более полного осаждения тяжелых металлов. Подобная процедура гарантирует выделение 94-96 % примесей [2].

Полный микроэлементный анализ природных вод включает в себя следующие этапы: отделение (фильтрование) взвешенных частиц; предварительное концентрирование микроэлементов, находящихся в растворенной форме; отделение (фильтрование) концентрата растворенной формы микроэлементов; микроэлементный анализ как концентратов взвешенных частиц, так и концентратов растворенной формы металлов.

В работе химический анализ фильтров не проводили. Все выводы сделаны по количеству взвесей, содержащихся в снеге.

Из предыдущего опыта известно, что на взвесях оседают в разной степени все элементы таблицы Менделеева. Концентрация взвесей в снеговой воде является своего рода маркером, отражающим токсилогиче-скую ситуацию вдоль дороги. Количество взвесей измерялось на торсионных весах по разнице масс высушенного фильтра со взвесями и чистого фильтра.

Состояние древостоя оценивали визуально по пятибалльной шкале - от здоровых деревьев до сухостоя. Категорию состояния определяли по совокупности признаков: ажурности кроны; приросту по высоте; состоянию ветвей, ствола и корней. При этом нами принят порядок возрастания баллов для более здоровых деревьев, что, на наш взгляд, логичнее соответствует понятию «жизненное состояние древостоя» (ЖСД):

5 - здоровые деревья без внешних признаков ослабления, с густой зеленой кроной, с нормальными для данного возраста и условий местопроизрастания приростами последних лет.

4 - ослабленные деревья характеризуются слабо ажурной кроной (повреждени-

ем до 1/3 фотосинтезирующего аппарата), укороченным приростом в высоту, усыхани-ем отдельных ветвей, повреждением или небольшим местным отмиранием ствола, отдельных корневых лап.

3 - сильно ослабленные деревья с ажурной кроной (с повреждением и усыха-нием до 2/3 фотосинтезирующего аппарата), с сильно укороченным приростом или без него, суховершинные, со значительными повреждениями, поражениями ствола, корневых лап, в ряде случаев наблюдается частичное заселение дерева стволовыми вредителями при местном типе ослабления.

2 - усыхающие деревья с сильно из-реженной кроной или только отдельными живыми ветвями (с повреждением более 2/3 фотосинтезирующего аппарата), листва (хвоя) желтеет и осыпается, текущего при роста по высоте нет, по стволу и корням возможны насечки и единичные свежие поселения стволовых вредителей.

1 - сухостой - деревья, усохшие в текущем году или в прошлые годы, хвои (листвы) нет, вершинка, как правило, обломлена, кора и мелкие веточки легко отваливаются, стволовые вредители вылетают или вылетели.

Рис. 1. Карта-схема расположения створов наблюдения за экологическим состоянием придорожной полосы автомагистрали «Дон»

Рис. 2. Загрязнение снега от магистрали «Дон» в створах

а) 1 - створ 7; 2 - створ 8; 3 - створ 9; 4 - створ 10; 5 - усредненное загрязнение;

б) карта состояния деревьев на створе наблюдения

Рис. 3. Категория деревьев и содержание взвесей в снеге в зависимости от расстояния до полотна

дороги

Таблица 1

Содержание взвесей в снеговой воде по створам наблюдений 7, 8, 9, 10

Расстояние Створ ' ---полотна дороги наблюдений ----__ 10 30 70 110 190

7 142,8 138,8 94,3 37,4 27,6

8 266,4 157,2 70,3 56,3 29,4

9 176,6 114,4 64,1 58,1 46,3

10 156,2 172,3 131,2 86,0 73,1

Усреднённое загрязнение 185,5 144,9 90,0 59,5 44,1

В результате проведенных исследований были получены данные по содержанию взвесей в снеговой воде в зависимости от расстояния от дороги по 4 створам, мгл-1 (табл. 1).

По приведенным данным построен график зависимости содержания взвесей в снежном покрове от расстояния бровки земляного полотна дороги (рис. 2, а). На рис. 2, б изображена карта категории состояния деревьев, а именно показатели жизненности деревьев, полученные на том же створе, на которой отбирался снег в районе 8 створа наблюдений. В пределах створов заложены трансекты, разбита на 20-метровые квадраты, где положение каждого дерева закартировано, а на само дерево составлен паспорт с указанием видовой принадлежности, высоты, диаметра и состояния на момент обследования. Изолинии состояния деревьев были построены на основе координат и данных по состоянию для всех деревьев на профиле. Таким образом, данная карта отражает влияние дороги на состояние древостоя в целом, включая верхний и нижний ярусы леса. На створе наблюдений взвеси, содержащиеся в снеге, являются «дозой», а данные категорий деревьев - «эффектом».

По этим данным построены графики зависимости категорий дерева и содержание аэрозолей в снеге от расстояния от полотна дороги (рис. 3, а). На рис. 3, б изображена доза - эффект зависимости жизненности деревьев от взвесей, содержащихся в снеговой воде. Эта зависимость построена по данным

рис. 3, а, причём связующим параметром служит расстояние от полотна дороги.

По этим данным построены графики зависимости категории дерева и содержания аэрозолей в снеге от расстояния от полотна дороги (рис. 3, а).

На рис. 3, б изображена доза-эффект зависимость жизненности деревьев от взвесей, содержащихся в снеговой воде. Эта зависимость построена по данным рис. 3, а причем связующим параметром служит расстояние от полотна дороги.

По карте категорий состояния деревьев (рис. 2, 6) видно, что первые 40-50 м от дороги являются «критической зоной», в которой деревья умирают быстрыми темпами. Категория деревьев в этой зоне примерно равна 2. Такие деревья описываются как усыхающие - с сильно изреженной кроной или только отдельными живыми ветвями (с повреждением > 2/3 фотосинтезирующего аппарата), листва (хвоя) желтеет и осыпается, текущего прироста по высоте нет, возможны единичные поселения стволовых вредителей.

По зависимостям категории деревьев и взвесям, содержащимся в снеге от расстояния от полотна дорога (рис. 3, а) видно, что по мере приближения к полотну дороги и соответственно увеличения содержания взвесей в снеге, происходит резкое снижение показателей жизненности деревьев. Небольшое снижение показателей жизненности деревьев начиная со 130 м от полотна дороги и далее объясняется переходом к фоновому состоянию леса, которое всегда немного ху-

же, чем при небольшом антропогенном воздействии (эффект стимулирования при малых дозах).

По зависимости жизненности деревьев от взвесей в снеговой воде (рис. 3, б), видно, что при содержании взвесей в снеговой воде более, чем 120 мг л-1 происходит резкое снижение величины категории дерева. Из этого следует, что максимально возможное содержание взвесей в снеге не должно превышать 120 мг л-1. Эта цифра является порогом токсического воздействия на исследованный тип леса со стороны автотранспорта в данных конкретных условиях.

Магистраль «Дон» является наиболее напряженной транспортной магистралью Воронежской области и результаты, характеризующие ее воздействие на лес можно считать наиболее выраженными.

Данные по порогам токсического воздействия автотранспорта на различных магистралях необходимо накапливать. Эти данные и эта методика в целом даст в дальнейшем возможность осуществить экологическое нормирование воздействия автотранспорта на лес.

Состояние лесных экосистем вдоль транспортной магистрали возможно улучшить следующими мероприятиями:

1) введение нормативов для автотранспорта, обязательная установка дожигателей, катализаторов и другие мероприятия конструктивного и эксплуатационного характера;

2) снижение интенсивности движения;

3) строительство параллельных магистралей для снижения нагрузки с уже имеющихся;

4) транспортные развязки для обеспечения непрерывного хода машины;

5) посадка наиболее устойчивых пород деревьев (известно, что толерантность

древесных пород повышается в ряду: дуб < ель < сосна < береза < тополь < ива). Но к кардинальным изменениям замена всех лесопосадок на тополь и иву не приведет, так как без принятия мер, касающихся непосредственно снижения антропогенной нагрузки на лес, загрязнение очень скоро достигнет объема, неприемлемого даже для самых устойчивых пород;

6) строительство шумозадерживаю-щих перегородок, которые одновременно в какой-то мере задерживают выбросы от автотранспорта, на всей протяженности магистрали;

7) использование для таких перегородок газопоглащающих блоков из сорбирующих газ материалов (с периодической заменой их).

Проведенные исследования снежного покрова на четырех створах АД «Дон» на расстоянии до 200 м от полотна дороги показали, что зона усыхания лесов от магистрали «Дон» составляет полосу шириной не менее 50 м по обе стороны магистрали, на которой лес имеет явные признаки повреждения. Обнаружен порог токсического воздействия на лес от автотранспорта, который по взвесям составляет величину порядка 120 мг л-1 снеговой воды.

Библиографический список

1. Василенко В.Н., Назаров И.Н., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. - М.: Гидрометеоиздат, 1985. - 181 с.

2. Вирцавс М.В., Степанов А.М., Сычев В.В. Методическое пособие по приготовлению сухих концентратов загрязненных природных вод для химического анализа на содержание микроэлементов. - М.: Наука, 1992. - 23 с.

3. Рябова О.В., Нахаев З.Н. Техногенное воздействие автомобильных дорог на лесные экосистемы придорожной полосы. Воронежский государственный архитектурно-строительный университет // Научный вестник. - 2003. - Вып. 1. -С. 116-120