Оценка воздействия выбросов силикатного производства на сосновые экосистемы среднего поволжья

3. Ареал распространения пылевых выбросов и содержание зольных элементов в различных средах Основным загрязняющим среду элементом является, исходя из специфики производства, кальций, содержание которого в образцах хлопчатобумажной ткани, провисевших на стволах деревьев на расстоянии 80 м от источника загрязнения в 172,5 раза выше, чем на фоновом участке (табл. 1). На втором месте по превышению концентрации над фоном находится стронций (в 72,8 раза). Содержание остальных металлов в ткани на прилегающем к источнику загрязнения участке в 2,4…7,2 раза выше по сравнению с фоновым уровнем. Стабилизация концентрации большинства элементов происходит на расстоянии 400-700 м от источника загрязнения. Из данного ряда элементов выпадают хром, марганец и никель. Выбросы представительного силикатного производства привели также к существенному изменению в сосновых экосистемах почвенного покрова. Главным отличием является образование под действием загрязнения мощного техногенно измененного органо-минерального горизонта и нового карбонатно-техногенного горизонта серой окраски мощностью до 10 см, под которым погребен прежний гумусовый слой. Масса нового карбонатно-техногенного горизонта на расстоянии 80 м от источника загрязнения составляет 42,51; 100 м – 20,43; 110 м – 34,17 и 130 м – 11,24 кг / 1м2 соответственно. Общая масса органо-минерального горизонта, содержание в ней органических веществ (потери при прокаливании) и загрязняющих веществ изменяются по градиенту загрязнения куполообразно с максимумом на расстоянии 190 м от источника загрязнения, зольность же ее, значение рН и содержание многих зольных элементов неуклонно снижаются по мере удаления от источника загрязнения (табл. 2). Таблица 1 – Изменение по градиенту загрязнения содержания зольных элементов в образцах хлопчатобумажной ткани, провисевших на стволах деревьев Элемент Фоновое содержание, мг / кг Содержание элементов в образцах ткани по отношению к фону на разном удалении от источника загрязнения, доля единиц 80 м 130 м 190 м 280 м 340 м 390 м Ca 2+ 238,9 172,5 79,0 50,9 45,7 31,6 13,6 Sr 2+ 0,50 72,8 22,0 19,2 13,1 4,56 4,78 Co 2+ 0,16 7,19 2,99 2,61 2,17 1,61 1,55 Cd 2+ 0,06 6,30 2,65 2,28 2,05 1,81 1,47 Fe 2+ 47,4 6,23 3,32 2,52 2,19 1,50 1,39 Pb 2+ 0,45 4,88 2,27 2,05 1,74 1,25 1,37 Mn 2+ 2,17 4,74 3,96 2,95 5,24 3,25 4,44 Ni 2+ 0,12 4,47 2,12 1,89 1,67 5,66 1,21 Zn 2+ 1,17 4,40 3,44 2,50 2,63 1,78 2,67 K + 31,1 2,54 2,27 1,66 1,36 1,03 1,43 Cu 2+ 0,77 2,42 2,03 1,19 1,42 1,26 1,01 Таблица 2 – Количественный анализ изменения параметров состояния органо-минерального горизонта по мере удаления от источника загрязнения Параметр Расстояние Уравнение зависимости изменения параметров от расстояния до источника загрязнения R2 80м 1500 м Масса, кг/м2 16,0 4,0 Y = 100∙X / (29,55· X2 – 4,73 X + 0,73) 0,872 Зольность, % 76,5 43,1 Y = 31,86·exp[–2,25·(X – 0,08)] + 41,90 0,960 Минеральная часть, кг/м2 12,2 1,7 Y = 13,08·exp[–1,91·(X-0,08)] + 0,57 0,788 ППП, кг/м2 3,8 2,3 Y = X / (2,31· X2 – 0,71 X + 0,08) + 2,0 0,903 МВЗ, кг/м2 10,5 0,0 Y = 100∙X / (66,17·X2 – 10,92 X + 1,31) 0,854 рН (водный) 7,78 6,358 Y = 1,41·exp[–1,63·(X – 0,08)] + 6,35 0,957 Валовое одержание Са 2+, г/кг 51,42 3,22 Y = 57161,2·exp[– 2,36·(X – 0,08)] + 845,16 0,951 K+, мг/кг 154,8 406,3 Y = 173,34 X + 146,32 0,968 Mn2+, мг/кг 44,1 406,6 Y = 256,46 X + 36,98 0,917 Sr2+, мг/кг 11,1 1,76 Y = 9,97·exp[–3,63·(X – 0,08)] + 1,68 0,977 Zn2+, мг/кг 7,57 24,3 Y = 11,12 X + 8,05 0,763 Co2+, мг/кг 2,22 0,86 Y = 1,41·exp[–4,11·(X – 0,08)] + 0,87 0,967 Cd2+, мг/кг 0,67 0,47 Y = 0,24·exp[–8,91·(X – 0,08)] + 0,45 0,909 Примечание: ППП - потери при прокаливании. МВЗ – масса выпавшего загрязнителя. X – расстояние от источника загрязнения, км; R2 – коэффициент детерминации уравнения. Содержание в органо-минеральном горизонте свинца, меди и никеля флуктуирует по градиенту загрязнения и связано, скорее всего, с естественной неоднородностью биотопов и ошибками измерения, нежели с деятельностью силикатного производства. Под влиянием выбросов силикатного производства произошли значительные изменения физико-химических параметров почв. Так, в зоне наибольшего загрязнения увеличилось, по сравнению с фоновым уровнем, содержание почти по всему почвенному профилю органического вещества, а также связанных с этим значений рН, обменных оснований, особенно кальция, и степени насыщенности ими. Значение же гидролитической кислотности почвы под влиянием известкового загрязнения заметно снизилось, а содержание подвижных форм фосфора и калия изменилось очень слабо. Под влиянием выбросов значительно изменилось валовое содержание в верхних слоях почвы многих зольных элементов (рис. 2), концентрация которых в зоне наибольшего загрязнения увеличилась по сравнению с фоном многократно. Особенно сильно возросла концентрация кальция (в 341 раз!), а также хрома и стронция, на фоновом участке не обнаруженных, что с высокой точностью описывают в градиенте загрязнения соответствующие уравнения регрессии (Ca2+: Y=172445,0·exp[-5,05·(X–0,08)], R2=0,955; Cr3+: Y=32,73·exp[-5,78·(X–0,08)], R2=0,980; Sr2+: Y=26,55·exp [- 6,09·(X – 0,08 )]; R2=0,981). Содержание всех зольных элементов в верхних горизонтах почвы закономерно изменяется по градиенту загрязнения. Таким образом, пылевые известковые выбросы способствуют улучшению лесорастительных свойств песчаных почв, изменяя их физические свойства, повышая, в частности, водопоглотительную способность, воздействуя при этом на верхний слой почвы до глубины 30-40 см, где отмечено образование нового дерново-карбонатного техногенного горизонта, влагоемкость которого составляет примерно 40 %, (на фоновом участке влагоемкость почвы на этой же глубине равна 7 %). Негативным моментом является, однако, привнос с выбросами соединений стронция и хрома. На загрязненной территории изменился также химический состав коры и древесины, а особенно хвои деревьев сосны. Содержание в древесине золы и большинства зольных элементов значительно ниже, чем в хвое и коре. Исключением являются лишь стронций и кадмий, которых в древесине содержится больше, чем в хвое. В древесине, по сравнению с корой, больше содержится калия и цинка. Наиболее значительно повысилась в хвое, по сравнению с фоновым уровнем, концентрация стронция, кальция и кадмия. Вблизи источника загрязнения повышено также содержание в хвое железа, цинка и свинца. Повышенное содержание в почве кальция и стронция вблизи источника загрязнения приводит к резкому снижению концентрации во всех тканях деревьев сосны (хвое, коре и древесине) марганца, который является, исходя из этого, хорошим индикатором известкового загрязнения среды. Лучшими индикаторными способностями по оценке ответных реакций деревьев на загрязнение окружающей среды обладает хвоя деревьев. 1 2 3 4 5 6 Рис. 2 . Валовое содержание зольных элементов в почве на фоновом участке (ф-Ме n+) и в зоне максимального загрязнения (Ме n+): 1 –– Fe 2+, 2 – K +, 3 – Mn 2+, 4 – Zn 2+, 5 – Pb2+, 6– Co 2+ (по оси абсцисс – глубина почвы, см, ординат – валовое содержание элементов, мг/кг). 4. Экологическая оценка влияния длительного известкового загрязнения на растительный покров Ценопопуляция сосны на объекте исследования разновозрастна и состоит из нескольких поколений деревьев, численность которых и полнота изменяются по градиенту загрязнения определенным образом (табл. 3, рис. 3). Результаты исследований свидетельствуют о том, что известковое загрязнение отражается в общем-то положительно на процессе естественного возобновления сосны: в зоне максимального известкового загрязнения, несмотря на высокую полноту древостоя, наблюдается большая численность всходов, которая по мере удаления от источника загрязнения постепенно уменьшается (исключением является учетная лента на расстоянии 390 м от источника загрязнения, примыкающая к ЛЭП и имеющая наименьшую полноту). Об этом убедительно свидетельствует также появление на трассе ЛЭП после ее разрубки спустя 25-30 лет после пуска силикатного производства естественных молодняков, состояние которых сейчас в целом хорошее. Количество валежа по мере удаления от источника загрязнения колеблется от 6,0 до 37,3 м3/га и его распределение носит случайный характер, свидетельствующий об отсутствии связи с интенсивностью загрязнения. Таблица 3 – Изменение численности разных поколений ценопопуляции сосны по градиенту известкового загрязнения Расстояние, м Численность разных поколений ценопопуляции сосны, тыс. экз./га Всходов Подроста разной высоты Деревьев разных поколений 0-0,5 м 0,5-1,5 м III II I 80 4,25 3,28 4,52 5,80 0,64 0,16 100 19,0 0,42 0,28 1,44 1,34 0,04 110 27,0 2,86 1,42 0,18 0,72 0,06 130 21,0 0,08 0,0 0,54 0,96 0,06 190 21,5 0,0 0,04 0,32 1,02 0,06 280 12,5 0,0 0,02 0,60 1,08 0,04 340 17,0 0,0 0,0 0,36 1,14 0,08 390 43,0 0,48 0,26 0,86 0,36 0,14 Фон – 1500 12,0 0,0 0,0 0,16 0,72 0,08 Результаты проведенного исследования показывают, что величина годичного прироста деревьев сосны в высоту и толщину зависит от времени их появления, степени удаленности от источника загрязнения и биоценотического окружения. Так, прирост деревьев, появившиеся спустя 20-30 после пуска предприятия на свободной от леса загрязненной территории, выше, чем на фоновом участке. Угнетающе действует на рост деревьев лишь очень сильное загрязнение известковой пылью, которое отмечается на расстоянии до 100 м от источника загрязнения. Старые деревья в сосновых экосистемах начинают после пуска силикатного производства снижать годичный прирост, т.к. не могут адаптироваться к избыточному поступлению известковой пыли. Годичный прирост деревьев второго поколения, возникших в сосняках незадолго до пуска предприятия, наиболее высок на фоновом участке, однако на прилегающих к источнику загрязнения полосах леса он лишь немногим ниже. Рис. 3. Изменение абсолютной полноты древостоя на объекте исследования Морфометрические параметры хвои изменяются по мере удаления от источника загрязнения незначительно и в целом бессистемно. Так, длина и масса однолетней хвои наибольших значений достигают на расстоянии 340 м от источника загрязнения, а двух- и трехлетней – на 100-130 м. Степень повреждения хвои в пределах всей трансекты в целом очень низкая. Структура травяно-кустарникового яруса сосновых экосистемах в зоне воздействия аэральных выбросов силикатного производства претерпевает существенные изменения, которое способствует появлению и развитию ряда видов, часть из которых занесена в Красную книгу России и Республики Марий Эл (Neottianthe cucullata и Dianthus krylovianus). Под действием длительного известкового загрязнения увеличивается густота ивы розмаринолистной (Y=1,9∙exp [-11,4∙(X – 0,08)]; R2=0,968), которая отсутствует на учетной ленте №8 и на фоне. Травяной покров на объекте исследования представлен 50 видами, относящимися к 43 родам и 20 семействам (на фоновом участке встречается 31 вид). В таксономическом плане наиболее представительными являются два семейства: Asteraceae и Poaceae. Известковое загрязнение среды в целом положительно повлияло на видовое богатство травяного покрова. Так, в зоне максимального загрязнения встречается 37 видов, во второй – 35, в третьей – 34, а на фоновом участке – 31 вид трав. Наиболее массовыми видами в первом их них являются Antennaria dioica, Solidago virgaurea, Hieracium umbellatum, а во втором Festuca ovina и Calamagrostis arundinacea, которые встречаются повсеместно. Положительно реагируют на известковое загрязнение также Convallaria majalis, Campanula rotundifolia, Antennaria dioica, Pimpinella saxifraga, Melica nutans, Luzula pilosa, Libanotis montana, Calamagrostis epigeios и Arctostaphylos uva-ursi, Viola canina, а отрицательно – Solidago virgaurea, Hieracium umbellatum, Achyrophorus maculatus, Centaurea marschalliana, Hieracium echioides, Pulsatilla multifida и Polygonatum odoratum. Довольно индифферентны к выбросам силикатного производства Pulsatilla patens, Veronica spicata, Viola hirta, Calamagrostis arundinacea. Изменение встречаемости трех видов растений (Dianthus krylovianus, Molinia caerulea и Carex ericetorum) отображается куполообразной кривой с максимумом на расстоянии от 190 до 390 м от источника загрязнения. Пылевое известковое загрязнение не влияет существенным образом на характер распределения растительности по эколого-ценотическим группам, способствуя появлению лишь единичных видов-гигромезофитов, клубнеобразующих и надземностолонных трав, травянисто-болотной и неморальной свит, которые отсутствуют на фоновом участке. Флора мхов на объекте исследования представлена 44 видами, относящимися к 11 семействам и 34 родам. Печеночников обнаружено четыре вида (Chiloscyphus polyanthos, Lophocolea heterophylla, Ptilidium pulcherrimum, Radula complanata), каждый из которых представлен разными родами. На фоновом участке бриофлора представлена 16 видами мхов и 3 видами печеночников. Наиболее представительной в лесной экосистеме является экологическая группа мхов, развивающихся на почве. Многолетние выбросы силикатного производства существенным образом изменяют структуру бриофлоры сосновых экосистем: снижают степень проективного покрытия почвы мхами (от 45 до 1,4 %), но увеличивают их видовое богатство, максимум которого у эпифтных видов отмечается на расстоянии 100 м от источника загрязнения, валежниковых – 130 м, а на почве – 280 м. В зоне известкового загрязнения массовыми являются Pylaisia polyantha (на коре деревьев), Brachythecium salebrosum и Thuidium recognitum (на почве), Drepanocladus polygamus, Brachythecium salebrosum и Campylidium sommerfeltii (на валеже). На фоновом участке на почве Pleurozium schreberi, а на валеже – Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum и Dicranum scoparium. Известковое загрязнение привело к образованию особого субстрата в прикомлевой части стволов деревьев, на котором формируется специфическая структура сообщества мохообразных, где массовыми видами на южной стороне ствола являются Drepanocladus polygamus и Barbula unguiculata, а на северной – Drepanocladus polygamus, Amblystegium serpens, Campylidium sommerfeltii, Serpoleskea subtilis и Barbula unguiculata. Лихенофлора, на которую выбросы известковой пыли повлияли крайне негативно, которая представлена на объекте исследования 58 видами, из них 17 видов встречается на расстоянии 80-390 м от источника загрязнения, а на фоновом участке - 51 вид. Два вида лишайников – Scoliciosporum umbrinum и Strangospora pinicola – впервые обнаружены на территории Республики Марий Эл. Лишайники начинают увеличивать свое присутствие лишь с расстояния 350-400 м от источника загрязнения. Устойчивыми к загрязнению являются Lecanora hagenii, Verrucaria sp. и Gyalecta sp. Лишайники рода Verrucaria sp. и Gyalecta sp., которые являются эпилитами и кальцефилами, не формируют в данных условиях характерный для них таллом и не имеют развитых спор в плодовых телах. Причина этого явления связана с тем, что покрытая известью кора постоянно осыпается, не позволяя лишайникам развиваться в той степени, как это они делают на камнях. В условиях длительного известкового загрязнения среды вместо исчезнувших эпифитных лишайников на стволах деревьев сосны появляется водоросль Trentepohlia sp., которая образует на коре обильные порошковатые скопления кирпично-красного цвета, а на почве, органо-минеральном горизонте и валеже – колонии цианобактерий Nostoc sp.

Похожие:

	Технология производства силикатного кирпича (скачать реферат) ...		«разработка комплекса мер по снижению воздействия выбросов автотранспорта на население городов» По теме: «разработка комплекса мер по снижению воздействия выбросов автотранспорта на население городов». 1 этап – 10 автомагистралей...
	Кузнецов Анатолий Александрович Подбор и оценка исходного материала... М. Т. Баранова, Т. А. Ладыженской, Н,М. Шанского (Программно-методические материалы: Русский язык 5-9 класс/ Сост. Л. И. Рыбченкова....		«Статистический анализ антропогенного воздействия на водные экосистемы» Поэтому каждый случай загрязнения воды должен тщательно изучаться, чтобы, по крайней мере, минимизировать его последствия
	Программа «Оценка собственности») и специалистов по специальности... Обсуждена на заседании кафедры экономики производства, протокол №1 от 5 сентября 2008 года		Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в... Д. Я. Борщов), за основу которых ранее были приняты «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании...
	Птицы Среднего Поволжья. Приспособленность птиц к жизни в разнообразных условиях среды		Программа курса «Экономическая оценка земельных участков» цикла сд... Автор (составитель) – Зиятдинов Ф. С., д э н, профессор кафедры Экономики производства кгфэи
	Отчет о выполнении природоохранных мероприятий по теме: «Разработка... «Разработка Программы и проекта производства работ по ликвидации источников негативного воздействия на загрязненных территориях островов...		Г. С. Сабирзянова в сборнике представлены тексты докладов участников... В сборнике представлены тексты докладов участников научно-практической конференции «Региональные энциклопедии: проблемы общего и...
	Программа курса «Культура и традиции народов Поволжья» Курс «Культура и традиции народов Поволжья» предназначен для обучающихся 1-4 классов общеобразовательной школы		1. Немного истории Д. Я. Борщов), за основу которых ранее были приняты «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании...
	Формула специальности Д. Я. Борщов), за основу которых ранее были приняты «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании...		Программа дисциплины общие вопросы физической экологии дпп. Дс. 01... Курс «Общие вопросы физической экологии» является начальным в серии дисциплин, связанных с физической экологией. Он призван дать...
	Ra) и причины вариаций объемной активности радона (ОА Д. Я. Борщов), за основу которых ранее были приняты «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании...		Рабочая программа Дисциплины «Оценка воздействия на окружающую среду» Дьяконов К. Н. Экологическое проектирование и экспертиза: учебник для вузов. Доп. Мо РФ — М., 2005. экз