CC BY
17
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.
