Прогноз состояния хвойных древостоев в условиях модернизации производства Братского алюминиевого завода

ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ ХВОЙНЫХ ДРЕВОСТОЕВ В УСЛОВИЯХ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БРАТСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО

ЗАВОДА

Рунова Е.М., Пузанова О.А., Чжан С.А.

Maded estimation of the condition surge aluminum production before and after his modernizations and forecast of the condition to vegetation after modernization of production.

Прогноз повреждения растительности в связи с интенсивным развитием промышленности является актуальной и весьма сложной задачей в проблеме охраны окружающей среды.

Негативные эффекты влияния промышленных выбросов на растительность возникают в результате прямого воздействия загрязняющих веществ и косвенным путем, при накоплении загрязняющих веществ в почве.

К числу целенаправленных (управляемых) воздействий относится комплекс мероприятий, сочетающий в себе как меры воздействия промышленных предприятий направленные на снижение вредных выбросов, так и лесохозяйственные мероприятия, направленные на увеличение продуктивности лесов, улучшение их санитарного состояния и способствующие усилению защитных свойств насаждений.

Основным типом воздействия на окружающую среду в районе расположения завода являются выбросы загрязняющих веществ.

Наиболее токсичным компонентом выбросов алюминиевых заводов для растений являются газообразные фторсодержащие соединения и, в частности, фтористый водород. Его токсичность превосходит другие газообразные кислотогенные соединения, например, хлор и диоксид серы.

Уровень загрязнения атмосферы фторидами газообразными снизится до 0,9ПДК на границе СЗЗ, таким образом, следует принять во внимание, что ухудшение состояния лесов не произойдет, концентрации не будут превышать санитарных норм.

Технологические и природоохранные мероприятия, заложенные в проекте модернизации, позволяют снизить валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу на 30318,3т/год или ~32%, что приведет к уменьшению повреждений растительности. На рисунках 1 - 8 представлено снижение уровня загрязняющих веществ в долях от ПДК.

Рисунок 1 - Концентрация диоксида серы

с! а

х

к ц

о ч ш

^

га с^ н

I

ш

I

0 ^

к га

1

.а га

о га

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0

С\/ 05

СО /ч 03 О)

Яг ЯГ Яг Яг яг яг яг яг яг

концентрация газообразных фторидов в настоящее время

концентрация газообразных фторидов в 2016 году

Рисунок 2 - Концентрация газообразных фторидов

к ^

га с^ н

§ х

^ к

К Ш

га о I ч .а

га

о га

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

♦

А плохо растворимых фторидов существующая концентрация плохо растворимых фторидов в 2016 году

^ Л

4 1 \

\ ^ 1

1111111111

О ^

-2? -2? -2? -2? -2' -2' -2' -2' -2' ^ ^ ,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о р р > >

АГ АГ

Рисунок 3 - Концентрация плохо растворимых фторидов

ш ГС

го

* ^ 0 ^ст о

I с 0

8 X о

ГС

5 о

о го

0,14 0,12 0,1 08 06 04 02 0

о

-£' -£' -£' -£' -2' -О/ л л л

,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о о- о-

А: А:

концентрация смолистых веществ существующа я

концентрация смолистых веществ в 2016 году

Рисунок 4 - Концентрация смолистых веществ

X

к с;

0 ^

ш

ГС ^

ш с^ н

аЗ ^

^ с! § =

к ш

1

л с; ш

о га

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

♦ концентрация пыли неорганической существующая концентрация пыли неорганической в 2016 году

д

/д\

\ // \\

"ч^^Ч /] \

*——  V__

<0

-О/ Л/ Л/ Л/ Л/ Л/ Л/ ,0/ — —

3=3=3=3=3=3=3=3=3=.^.^ .о .о .о .о .о .о .о .о .о о- >

А-А-А-А-А-А-А-А-А-ОО

АГ АГ

Рисунок 5 - Концентрация пыли неорганической

X ГС

ц

о ч ш

^

га с^ н

I

ф

I

0

ГС

га

1

.а га

о га

5 4,5 4

33

2,5

2

^

00

1=

о

-£' -£' -£' -£' -£' -£' -£' -£' -£' #########||

,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о ,о о- о-А-А-А-А-А-А-А-А-А-ОО

А: А:

концентрация диоксида серы и газообразных фторидов существующая

концентрация диоксида серы и газообразных фторидов в 2016 году

0

Рисунок 6 - Концентрация диоксида серы и газообразных фторидов

Ч с

X к с; о ч ш

го

Ср

к го

с; го

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

/

Л— / V—

^ у

N П, °з N <о <о Л

<ь °>

.....^ ^ ^ ^ ^ ^

^ ^ ^ ^ ^ ^

-♦— концентрация

оксида

углерода с

учетом фона

существующая -— концентрация

оксида

углерода без

фона

существующая -А— концентрация

оксида

углерода с

учетом фона в

2016 году -*—концентрация

оксида

углерода без

Рисунок 7 - Концентрация оксида углерода

X к с; о

ш ГС

03 ср

I-

ф ^ ??

0 ^

ГС 03

1 .0 с; 03

о

03

8 7 6 5 4 3 2 1 0

11111111 \ 1 1

\гигЪЫ<э<ЪЛ<Ьо>,Л

ч . Г\ " .Л .Л - г-ч .Л - .Л . Г\

^ ^ ' ^" N

^о ^о ^о ^о ^о ^о ^о лО ^о „ОТ „о^

-♦— концентрация

бензапирена с

учетом фона

существующая -— концентрация

бензапирена без

учета фона

существующая -А— концентрация

бензапирена с

учетом фона в 2016

году

-*— концентрация бензапирена без учета фона в 2016

Рисунок 8 - Концентрация бенз(а)пирена

Таким образом, можно предположить, что воздействие на растительный и животный мир после реализации проекта модернизации снизится по сравнению с существующим уровнем. Исключением является диоксид серы, концентрация которого после модернизации существенно увеличится, но не превысит уровня ПДК, при этом уже в городской черте уровень содержания диоксида серы снижается до 0,4 ПДК, поэтому можно сделать вывод, что существенного негативного воздействия на растительность и животный мир при увеличении выбросов серы не произойдет. Концентрация всех остальных агрессивных загрязнителей: фтористый водород, плохо растворимые фториды, неорганическая пыль, бенз (а)пирен, после модернизации завода существенно снизятся.

Исследования по изучению механизмов поглощения диоксида серы позволили установить, что в растениях они не только накапливаются в листьях и хвое, но и подвергаются транслокации по органам, а также удаляются в почву и корни. Содержание серы в листьях снижается уже через сутки после газирования на 15...37 %. Атмосферные осадки вымывают и смывают с листьев от 9 до 40 % адсорбированной и поглощенной серы. Транслокация сульфатов по растению интенсивнее у устойчивых видов (до 68 % за 24 часа), чем у неустойчивых (до 27%).

Рассматривая предельно -допустимые концентрации (ПДК) наиболее опасных загрязняющих веществ, поступающих с промплощадки алюминиевого завода, в атмосферном воздухе населенных мест, почве, растительности, кормовых культурах и правах и данные экологического мониторинга видно, что достичь на прилегающих к промплощадке завода территориях концентраций фторсодержащих загрязняющих веществ уровня ПДК для хвойной растительности, на современном этапе даже с учетом модернизации завода, невозможно. Однако следует учесть, что согласно исследованиям многих авторов, хотя газообразные фториды являются наиболее агрессивными загрязнителями, но радиус их действия ограничивается 1 -5 км. Поэтому, применяя функциональное зонирование территории санитарно -защитной зоны, определяется следующий режим лесопользования: выращивание газо -пыле- и дымоустойчивых насаждений, характеризующихся быстрым ростом, максимальным ветвлением и облиствлением, обеспечивающих наибольшую санитарно-гигиеническую роль.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1. Приведение лесных массивов с большой степенью повреждения аэровыбросами алюминиевого производства в надлежащее состояние осуществляется проведением санитарных рубок, рубок ухода в молодняках, прореживания. Технологические коридоры прорубаются перпендикулярно направлению господствующих юго-западных, западных ветров, шириной 2,8 м.

2. Для обеспечения эффективной работы лесозащитных насаждений санитарно-защитной зоны целесообразно провести функциональное зонирование ее территории по интенсивности воздействия аэровыбросов загрязняющих веществ.

3. При реконструкции санитарно -защитной зоны вместо трех зон по уровню загрязнения (зона сильного, среднего и слабого загрязнения) предлагается функциональное зонирование в зависимости от планируемых мероприятий. По функциональному зонированию территории санитарно -защитной зоны рекомендуется выделить следующие подзоны:

- подзону «А» - призаводскую зону;

- подзону «Б» - зону фильтрующих посадок;

- подзону «В» - зону изолирующих и ландшафтных посадок.

4. Эффективность «работы» зеленого фильтра зависит от видового состава лесообразующих пород деревьев и кустарников и создания улучшенных агрохимических условий для их произрастания. Для того, чтобы зеленые насаждения эффективно выполняли отфильтровывание воздуха, они должны

сохранять высокую активность жизнедеятельности и иметь возможно большую листовую поверхность.

Выполнение этих условий достигается созданием улучшенных условий произрастания и подбором определенного видового состава растений. При определении ассортимента древесно -кустарниковой растительности для произрастания в зоне техногенного воздействия необходимо учитывать их устойчивость к загрязнителям атмосферы. Учитывая специфические выбросы алюминиевого производства, содержащие, как указывалось ранее, такие токсиканты, как фториды, оксиды серы и азота, растения, находящиеся в санитарно-защитной зоне завода, должны иметь высокую устойчивость к данным загрязнителям. У таких растений отмечается высокая всхожесть семян, нормальный рост корней и достаточный уровень накопления биомассы в течение вегетационного периода. Из хвойных пород можно рекомендовать можжевельник сибирский.

Сравнительно высокой выносливостью к атмосферным загрязнителям в том числе к галогенам, обладают ивы. Они эффективно очищают воздух от различных примесей. Однако все они влаголюбивы и теряют все свои преимущества в засушливых условиях. Поэтому ивы надо высаживать в пониженных местах, с высоким уровнем грунтовых вод.

При формировании посадок на опушках следует учитывать, что на северные затененные опушки высаживаются теневыносливые породы, главным образом, местные кустарники, на южные - красивоцветущие породы.

Для посадок у опушек, составленных темноствольными деревьями с темно-зеленой листвой (хвоей) рекомендуется применять деревья и кустарники со светлоокрашенными элементами с целью создания наибольших декоративных контрастов. В таком случае целесообразно использовать березу, сосну, клен татарский, карагану древовидную, лиственницу.

Таким образом, используя растения как фильтры и индикаторы чистоты атмосферного воздуха, применяя сравнительную оценку очистной функции растений в конкретных условиях, можно путем подбора видового состава добиться наибольшей эффективности газопоглотительной и пылеосаждающей способности растений и сохранения древостоя от деградации.

Защитную и фильтрующую функции успешно выполняют устойчивые, высокопродуктивные виды древесно-кустарниковых пород насаждений, с большой листовой поверхностью и, возможно, большим объемом газопоглощения и осаждения пыли.

Санитарно-защитную зону можно рассматривать как экологическую систему, находящуюся под постоянным техногенным воздействием.

Изучение процессов миграций, аккумуляции, сорбирования, загрязняющих веществ в экологической системе способствует определению направления ее функционирования и является основой проведения мероприятий, обеспечивающих эффективную эксплуатацию санитарно -защитной зоны.

Улучшение экологической обстановки вокруг алюминиевого завода невозможно без существенной модернизации завода.

Видовой состав лесозащитных насаждений территории санитарно -защитной зоны алюминиевого завода подбирается с учетом чувствительности растений к воздействию загрязняющих веществ, содержащих в том числе: диоксид серы, соединения фтора, окислы азота.

Лесозащитные насаждения должны иметь большую емкость газопоглощения и пылеосаждения, эффективно очищать воздух от различных примесей. Видовой состав лесных насаждений подбирается с учетом местных почвенно-климатических условий.

Для эффективности «работы» лесозащитных насаждений с целью локализации и изолирования зоны негативного воздействия алюминиевого производства на окружающую среду, используется биоэкологическая характеристика древесно -кустарниковой растительности, размещаемой в виде посадок фильтрующих и изолирующего типов.

Для достижения вышеперечисленных функций и успешного произрастания древесно-кустарниковой растительности в зоне постоянного техногенного воздействия, рекомендуется создание условий оптимальной обеспеченности растений макро-микроэлементами, водой, питательными веществами, содержащими азот, фосфор, калий и оптимальной концентрации почвенных растворов и реакции почв.

После модернизации завода по прогнозу произойдет снижение промышленных выбросов, что существенно повлияет на распределение зон влияния выбросов. В зонировании будет выделено вместо трех настоящих зон, две, т.к. зона обратимых изменений постепенно перейдет в зону скрытых повреждений, т.е. в фоновую.