CC BY
43
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 2 «РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ»
А.В. Зберовский, В.В. Дубей
Государственная горная академия Украины Ю.И. Грицан
Днепропетровский госуниверситет
БИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И РАСТЕНИИ В ЗОНЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Для оценки влияния карьерных выбросов на загрязнение почв и растений, особенно при взрывных работах, необходимо знать концентрацию загрязняющих элементов в нормальных, незагрязненных условиях. Однако в Днепропетровской области практически не осталось мест, неподверженных антропогенному воздействию. Даже в почве и растениях тест-полигона, выбираемого в качестве контрольного, может иметь место либо недостаток какого-то элемента, либо его избыток. Для того, чтобы установить имеется ли аномалия концентрации данного элемента, правильно ли выбран контрольный участок, необходимо знать фоновые значения содержания этого элемента в почве и растениях. Совершенно очевидно, что для каждой природной зоны, для каждого типа почв будут свои фоновые значения. Безусловно, нельзя судить о химическом загрязнении черноземов, взяв за основу фоновый химический состав, например, подзолистых почв.
Контрольными были выбраны два района - район Карачуновского водохранилища и села Бабайковки Магдалиновского района.
В процессе исследований были рассчитаны следующие показатели:
1) интегральный коэффициент загрязнения почвы и растений для комплекса загрязняющих веществ; интегральный коэффициент недостаточности элементов в почве и растениях; коэффициент дисбаланса элементов;
2) интегральный показатель экологической напряженности, включающий величины отклонений от контроля разнообразных биологических показателей.
Коэффициент аномалии концентрации элемента (Ка) в растениях и почве определялся путем отношения найденной концентрации данного элемента в объекте (С,) к его фоновому содержанию (Сфон) в этом объекте.
Дополнительно определяется и отношение С, опытного тест-полигона к С, контрольного тест-полигона.
^11 ~ (-■ I ' С фон
Таким образом, если С/ равно Сфон, то Ка- \, т.е. если концентрация данного элемента в данном объекте опытного тест полигона не отличается от фоновой концентрации данного элемента в данном объекте, то нет и аномалии концентрации. Как правило, концентрация данного элемента в данном объекте бывает либо выше фоновой, либо ниже. Для оценки этого использованы: коэффициент загрязнения (С,) и коэффициент недостаточности элемента (Сн), которые выражаются следующими формулами:
Сз = С, / Сфон - 1 , Сн = 1 - С, / Сфон .
Для характеристики загрязнения конкретного тест-полигона по ряду веществ использованы понятия : интегральный коэффициент загрязнения Сиз и интегральный коэффициент недостаточности Син , которые определяются по формулам:
1=1
с.
-1
"'фон
1 V-
сии=-Х
/-і
1-
с.
с
фоі
Коэффициент дисбаланса элементов Сд для каждого тест-полигона определяется по формуле :
Сд ~ Сиз + .
Для того, чтобы дать общую количественную оценку степени нарушенности фитоценозов по всем биологическим и другим показателям использовано понятие интегрального показателя экологической напряженности - ИПЭН. Интегральный показатель экологической напряженности вычисляется как сумма коэффициента дисбаланса элементов и абсолютных величин отклонений от контроля каждого конкретного биологического показателя. ИПЭН может быть выражен либо относительной величиной, либо в процентах.
ИПЭН=Сд+- У
п' “Г'
4-і
П..
где Сд - коэффициент дисбаланса элементов;
П, - величина конкретного полученного биологического показателя;
Пк - значение данного показателя в контроле.
Следовательно, чем больше получено конкретных количественных показателей, тем больше будет величина интегрального показателя экологической напряженности.
Поэтому, всегда необходимо указывать число показателей и сравнивать экологическую напряженность территории только при условии равного числа входящих в эту сравнительную оценку показателей.
На основании вышеизложенной методики биоэкологической оценки состояния фитоценозов техногенных территорий был изучен ряд биологических показателей на примере ценопопуляции акации белой.
Проведено исследование уровня мутирования у растений тест-полигонов г.Кривого Рога. Была предпринята попытка путем сравнения генетических эффектов в популяциях промышленной зоны СевГОКа с генетическими эффектами в контрольных, не соприкасающихся с этой зоной популяциях, показать вклад всего комплекса действующих антропогенных факторов, в том числе и загрязнения от карьерных взрывных пылегазовых выбросов, в общий уровень мутирования.
Результаты биологических исследований представлены в таблице 1. Анализ полученных данных показал, что состояние ценопопуляций акации белой в зоне Первомайского карьера СевГОКа с точки зрения биоиндикации состояния среды, а также с точки зрения функционирования, самовос-произ-ведения и саморегуляции фитоценоза крайне неудовлетворительное.
Таблица 1
Биоиндикационная характеристика состояния фитоценозов
Показатель Место исследований
СевГОК Карачуны Бабайковка (контроль)
Масса 1000 семян, г. 19,2 23,1 19,1
Летали зародышей семян, % 73,1 87,7 41,1
Частота аберраций хромосом, % 14,2 3,2 0,8
Содержание хлорофилла 3,2 3,3 4,2
Активность пероксидазы 3,9 3,0 2,9
Интегральный показатель со- стояния растений 3,6 3,3 ...
где то - урожай на контроле,
т\ - урожай на загрязненном субстрате.
Выводы
1. Использован интегральный показатель экологической напряженности в зоне открытых горных работ, включающий не только количественные характеристики за-
грязнения рассматриваемой экосистемы, но и комплеск биологических показателей. Разработана методика биоэкологической оценки состояния фитоценозов техногенных территорий ГОКа. На основании предложенного комплекса биоэкологических показателей акации белой, а именно : частоты аберраций хромосом, легалии зародышей семян, количество хлорофилла и активности пероксидазы листьев дана биоиндикацион-
ная характеристика окружающей среды в зоне Первомайского карьера СевГОКа.
2. Установлено, что наличие пыли ПГО в почве в соотношении 100 мг на 1 кг грунта приводит к угнетению биологической активности почвенных ферментов (уреазы и инвертазы) на 13-14%, что снижает способность почв к самоочищению. На примере выращивания сельскохозяйственных культур ячменя и сои дана оценка токсичности пыли ПГО, установлено, что с повышением в грунте содержания физической глины на 20%, токсичность пыли возрастает в 1,7 - 2,6 раза.
3. Биоэкологическая опасность ПГО при массовых взрывах в карьерах связана с его химическим и гранулометрическим составом, которая в условиях железорудных карьеров Кривбасса характеризуется 44,2% содержанием фракции пыли менее 10 мкм, наличием вредных элементов РЬ, Мп, Сг и может определяется с применением интегрального показателя экологической напряженности (ИПЭН), позволяющим дать общую количественную оценку уровня загрязнения растений и почв с учетом токсичности пыли ПГО.
.В. Зберовский, В.В. Дубей, Ю.И. Грицан
