Научная статья на тему 'Экологическое состояние почвенного покрова и растительности пойменной территории Р. Бира в пределах Биробиджана'

Экологическое состояние почвенного покрова и растительности пойменной территории Р. Бира в пределах Биробиджана Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
179
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Калманова В. Б.

Для определения техногенной и геохимической трансформации почвенного покрова и растительности пойменных участков в пределах урбанизированной территории и определения экологического состояния, изучаемых природных компонентов, были выбраны ингредиентные критерии, разработаны интегральные показатели и оценочные шкалы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Ecological condition of the soil cover and vegetation of flood land territory of the river Bira within the limits of Birobidzhan

Differential criteria have been chosen, integrated parameters and estimated scales are developed to define technogenic and geochemical transformation of a soil cover and vegetation of flood land sites within the limits of the urbanized territory to define ecological condition of investigated natural components.

Текст научной работы на тему «Экологическое состояние почвенного покрова и растительности пойменной территории Р. Бира в пределах Биробиджана»

III. ЭКОЛОГИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯ

УДК502:911.37 (571.621)

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОЙМЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ РЕКИ БИРА В ПРЕДЕЛАХ г. БИРОБИДЖАНА

В.Б. Калманова

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан

Для определения техногенной и геохимической трансформации почвенного покрова и растительности пойменных участков в пределах урбанизированной территории и определения экологического состояния, изучаемых природных компонентов, были выбраны ингредиентные критерии, разработаны интегральные показатели и оценочные шкалы.

Проблема загрязнения почвенного и растительного покрова периодически затопляемых речных пойм стоит в ряду наиболее актуальных экологических проблем современности. В литературных источниках очень мало информации по оценке экологического состояния пойменных территорий в условиях урбанизированной среды, несмотря на то, что многие города расположены в бассейне рек, и уровень антропогенной нагрузки на них достаточно велик. Рост отрицательного влияния на исследуемые территории привел к тому, что техногенные потоки вещества превышают их естественные уровни, в некоторых местах на порядки [4]. Поэтому актуальность работы обусловлена необходимостью изучения загрязнения речных пойм с целью сохранения их как уникальных природных объектов.

Для разработки рациональной стратегии природоохранной деятельности и формирования системы мероприятий по предотвращению техногенного загрязнения речных пойм исключительно важным является не только контроль уровня загрязненности пойменных почв и растительности, но и изучение процессов миграции загрязняющих веществ в пределах пойменных ландшафтов.

Целью данной работы является оценка экологического состояния почв и растительности поймы р. Бира в пределах городской черты для разработки программ по улучшению качества пойменных территорий.

Пойма р. Бира в пределах г. Биробиджана испытывает антропогенную нагрузку с момента образования города, наиболее интенсивно данная территория подвергается воздействию последние 15-20 лет. Основными

агентами изменений рассматриваемого природного комплекса являются автомобильные дороги и селитебные застройки, рекреационная нагрузка (техногенная трансформация), а также наличие источников загрязнения и несанкционированных свалок (геохимическая трансформация). Кроме того, состояние природных объектов определяется влиянием природные факторов (переувлажнение почв и растительности, водная эрозия, деградация древостоя в связи с отсутствием в природе площадной закономерности произрастания растений и др.).

Исследования почв и растительности поймы р. Бира в пределах г. Биробиджана проводились в течение четырех лет (2003-2006 гг.). На пойменных участках вдоль всего русла р. Бира было заложено 11 экспериментальных площадок. Описание территории проводилось совместно с сотрудником ИВЭП ДВО РАН к.с.-х.н. Л. А. Матюшкиной. В качестве примера в табл. 1 приведены характеристики пойменных участков, расположенных в трех районах города: в северо-западном (участок в районе ул. Набережной), в центральном (парк КиО и пойменный участок в п. Партизанском-1), юго-восточном (пойменный участок по ул. Широкой), а также фоновой территории (крайний северо-запад города - Индустриальный район), выбранной с учетом розы ветров, планировочной структуры, типологии почв, рельефа местности и геохимических барьеров.

Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ в городах образуют тяжелые металлы (ТМ), содержание которых в почвах и ассимилирующих органах растений может служить первичным тестом, позволяющим

Таблица 1

Характеристика исследуемых площадок в пойме р. Бира г. Биробиджана

Адрес площадки Тип почв Вид древостоя Степень антропогенной нагрузки

1. Район п. Партизанский-1 бурые лесные почвы на сохранившемся минеральном профиле с дерновым горизонтом вторичного происхождения ива Шверина, ива росистая сильная степень нарушенное™

2. Район ул. Широкой вторично-дерновая на остаточном лесном буроземе ильм приземистый, бархат амурский, тополь дрожащий средне-сильная степень нарушенное™

3.Район ул. Набережной дерновая слабогумусированная супесчаная на супесчаном аллювии вяз приземистый, ясень маньчжурский, бархат амурский, сирень амурская, ива росистая слабая степень нарушенное™

4. Парк КиО слабодерновая на супесчанопесчаном аллювии береза плосколистная, ива Шверина, ясень маньчжурский, яблоня ягодная средняя степень нарушенное™

5. Индустриальный район (фон) бурая лесная на аллювии береза плосколистная, дуб монгольский слабая степень нарушенное™

оценить степень техногенного воздействия. Оценка пойменной территории производилась по 8 химическим элементам: цинку (Xп), свинцу (РЬ), меди (Си), кобальту (Со), кадмию (Сс1). никелю (№), железу (Бе) и марганцу (Мп), которые являются наиболее характерными поллютантами для Биробиджана. Содержание перечисленных микроэлементов в городе зависит от сложившихся особенностей природных (концентрация Бе и Мп), а также антропогенных типов почв (Ъ\\. РЬ, Си, №, Со, Сс1) и источников загрязнения.

Источниками поступления данных химических элементов могут служить в основном предприятия легкой промышленности, ОАО «Трансстрой», асфальтовый завод и ТЭЦ. Также одним из основных источников загрязнения пойменных ландшафтов являются бытовые и промышленные отходы (в пределах пойменной территории в городе насчитывается около 10 несанкционированных свалок). Кроме того, негативное влияние на почву и растительность пойм оказывает загрязнение р. Бира. Нами проведены исследования участков р. Бира в г. Биробиджане от Индустриального района (северо-запад города) до п. Тукалевский (юго-восток города). В различных экозонах реки были взяты пробы воды для определения ТМ, растворенного кислорода, нитратов, фосфатов, хлоридов и т.д. [2]. Среди загрязняющих веществ наибольшая амплитуда колебаний концентраций характерна для растворенного в воде кислорода - наиболее важного показателя качества воды. В р. Бира его содержание варьирует от 0 до 11,9мг02/дм3. Для участка реки, где уровень растворенного кислорода приближен к нулю, характерно загрязнение неочищенными сточными водами, остатками жизнедеятельности жилых районов (особенно районы частного сектора и дачные поселки). Отличительной особенностью Биры является небольшое содержание магния и кальция, что делает водную среду мягкой. Характерной чертой речных вод (в том числе р. Бира) на урбанизированных территориях является высокое содержание в них соединений, фосфатов, нитратов и свинца. Содержание данных ингредиентов превышает ПДК, остальные химические загрязнители находятся в пределах нормы.

На состав и количество химических элементов влияют и геохимические особенности территории. Биробиджан относится к Буреинской ландшафтно-геохимической провинции, характеризующейся кислой реакцией среды, высоким содержанием железа в почвах, по-

ня 1П ПI

1. ПДК; 2. Фон; 3. Район п. Партизанский-1; 4. Район ул. Широкой; 5. Парк КиО; 6. Район ул. Набере>кной

!□ медь ш цинк □ свинец 1 никель ш кобальт I

1. Фон: 2. Район п. Партизанский-1: 3. Район ул. Широкой: 4. Парк КиО: 5. Район ул. Набережной

Рис. 1. Загрязнение пойменных почв г. Биробиджана (2005 г.)

вышенной подвижностью катионогенных (цинка (Zn). свинца (РЬ), никеля (№), кобальта (Со) и др.) и пониженной - анионогенных (молибдена (Мо), ванадия (V), олова (8п)) микроэлементов [1]. В центре города и на его окраинах, на берегу реки происходит строительство жилых многоэтажных домов и коттеджей, выпас скота, выгул домашних животных и т.д. Расположение основной части города на плоской части Средне-Амурской низменности способствует накоплению поллюгантов по сравнению с более возвышенной северо-западной.

В качестве критерий оценки качества пойменной территории использовались ПДК и фоновые аналоги почв и растительности, собранные на эталонной площадке, расположенной на крайнем северо-западе города. Проведенное исследование показало, что в пойменных почвах обнаружено превышение меди, цинка, свинца, никеля, кобальта, кадмия. Кроме того, в связи с природными геохимическими особенностями территории в почвах Биробиджана установлены повышенное содержание железа и низкая концентрация марганца (рис. 1).

Отметим, что содержание в почве ТМ в малых дозах полезно, поскольку они способствуют питанию и росту растений; избыток вызывает у зеленых насаждений токсикозы, которые по мере роста концентрации сначала лишь задерживает рост растений, а затем происходит хлороз листьев, их отмирание и наконец повреждение корневой системы [6]. Выявлена зависимость накопления ТМ в дендрофлоре от концентрации поллютантов в почве (рис. 2, 3). Кроме того, определены территории со сходными условиями (природными и антропогенными), где суммарные показатели концентрации ТМ в природных компонентах практически идентичны. Сложившаяся ситуация может быть связана с характерным типом почв, источниками загрязнения, определенной рекреа-

Рис. 2. Зависимость накопления ТМ в коре ивы Шверина от их содержания в почве

Рис. 3. Зависимость накопления ТМ в листьях ивы Шверина от их содержания в почве

ционной нагрузкой, планировочной особенностью города и т.д. На представленных графиках заметно определилось 3 сходных по химическим показателям района, объединенных кривой: 1 - районы ул. Набережной, ул. Широкой, нового моста, пос. Тукалевского; 2 - районы пос. Партизанский, Парк КиО, ул. Театральной; 3 - районы старого моста (стадион «Дружба»), ул. Постышева.

Средние значения концентрации ТМ в растениях образуется следующий убывающий ряд (на примере листьев ивы Шверина и тополя душистого - мг/кг) [1, 7]:

2п Со Си М Ре РЪ

1,9 ^ 1,3 ^ 0,9 ^ 0,6 ^ 0,23 ^ 0,2 ^ИВа ШвеРина)

2п Си Ре М РЪ Со

3^2^2^2^2Д^0Л (тополь ДУШИСТЫЙ)

Содержание Бе во всех видах растений превышает фоновый уровень в 3 раза, а концентрация Мп в 2-10 раз ниже фона. Столь слабое участие Мп в биогеохими-ческом круговороте загрязненных городских ландшафтов объясняется низким содержанием и слабой подвижностью в почвах (из-за щелочного pH почв дерново-гумусового горизонта).

Кроме того, экологическое состояние почв и растительности пойменных территорий было определено по суммарному показателю концентрации (СПК) [1, 5, 7]. В результате было выявлено 5 уровней лито- и биогео-химических аномалий природных компонентов пойменной территории ТМ на 11 эксперементальных площадках. Преобладают аномалии слабого, среднего и высокого уровней загрязнения почв и растений, а также выделены относительно чистые территории с комплексным содержанием ТМ менее 1 (фоновая территория - СПК

0,1) и экологические напряженные территории (п. Пар-тизанский-1 - СПК 60,6). Кроме того, было проведено визуальное наблюдение за состоянием почвенного покрова (захламленность территории, наличие источников загрязнения, механические повреждения и т.д.) и морфологическими характеристиками органов растений, по результатам которых была разработана 4-х балльная шкала, показывающая степень антропогенной нагрузки на данные природные компоненты (табл. 1). Для определения качества растительности на заложенных площадках каждое дерево оценивалось по измененным морфологическим признакам по шкале Е.Г. Мозолевс-кой [3]. На нескольких пойменных участках, где состояние растительности оценивалось как весьма неудовлетворительное, отмечались морфологические изменения: замедление прироста деревьев по высоте и диаметру, появление некрозов и хлорозов листвы, интенсивное разрастание на коре деревьев мелких водорослей зеленого цвета, заметное увеличение поврежденности деревьев болезнями и энтомовредителями, преждевременное опадание листвы и т.д.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили, что в основном почва и растительность пойменных территорий загрязнены в районах прямой антро-

погенной нагрузки - п. Партизанский (частные дома), Парк КиО (центр города), а также участки, попадающие под воздействие промышленных предприятий. Выявлено, что практически в каждом районе города имеются площади с неудовлетворительным показателем состояния пойменной растительности и высоким суммарным показателем концентрации загрязняющих веществ. Примерно до 35% древостоя загрязнены тяжелыми металлами. Тем не менее, есть пойменные участки на территории города с хорошим состоянием почв и растительности (северо-западная окраина города).

Основные направления деятельности по улучшению состояния пойменных территорий должны включать: благоустройство русла рек и строительство гидротехнических сооружений; экологический мониторинг почв, снежного покрова, растительности. Полученные результаты могут быть учтены при разработке перспективных программ развития городских территорий и сохранения объектов окружающей среды.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ДВО РАН 06-III-A-09-390.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Калманова В. Б. Анализ накопления тяжелых металлов в почвах, снежном покрове и растительности урбанизированных территорий (на примере г. Биробиджана) // Мат-лы III регион, школы-семинар молодых ученых, аспирантов и студентов «Территориальные исследования Дальнего Востока». Биробиджан, 5-8 декабря 2005 г. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, 2005. С. 40-42.

2. Калманова В.Б. Гидрохимический анализ реки Бира на территории Еврейской автономной области (на примере Биробиджанского района) // II молодежная конкурс-конф. «Геоэкология и проблемы рационального природопользования на Дальнем Востоке». Владивосток, 20-21 ноября2003 г. [тезисы]. Владивосток: ДВГУ: ТИГ, 2003. С. 37-38.

3. Калманова В.Б. Комплексная оценка функциональной значимости и экологического состояния дендрофлоры г. Биробиджана // Региональные проблемы. 2005. №6-7. С. 67-72.

4. Матинян H.H., Русаков A.B., Бахматова К. А. Почвы и город//Материалы научной конференции «Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей». С-Пб: СПбГУ, 2005. С. 80-82.

5. Маслов Н.В. Градостроительная экология. М.: Высшая школа, 2002. 284 с.

6. СидоровичЕ.А., Сергейчик С.А. Физиолош-биохи-мические критерии оценки влияния промышленных эмиссий на растения и биоиндикация загрязнения воздуха // Тез. докл. Всесоюзной школы «Влияние промышленных предприятий на окружающую среду». Пущино. 1984. С. 177-179.

7. Экогеохимия городских ландшафтов / Под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во Московского университета, 1995. 328 с.

Differential criteria have been chosen, integrated parameters and estimated scales are developed to define technogenic and geochemical transformation of a soil cover and vegetation of flood land sites within the limits of the urbanized territory to define ecological condition of investigated natural components.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.