CC BY
99
Науковий вкчшк', 2004, вип. 14.5
УДК 630*111, 630*425 Ст. наук. ствроб. В.П. Ворон,
канд. с.-г. наук - УкрНД1ЛГА
Х1М1ЧНИЙ СКЛАД СН1ГОВОГО ПОКРИВУ ЯК ПОКАЗНИК АЕРОТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ Л1СОВИХ ЕКОСИСТЕМ
Узагальнено результати дослщжень забруднення CHiroBoro покриву в рiзних природних зонах Украши. Розглянуто найбшьш пoширенi типи аеротехногенного забруднення довкшля та oснoвнi тенденцп змiни його хiмiзму, якi можуть служити маркерами даних типiв забруднення.
Senior scientific employee V.P. Voron - URIFFM
Chemical storage of snow cover as index of aerothechnogenic contamination of forest ecosystems
The researches results of snow cover contamination in different natural zones of Ukraine of most widespread types of aerothechnogenic contamination of environment are generalized. Basic trends of changes in snow cower chemical composition, which can be used as markers of such contamination types, are considered.
Незважаючи на зниження майже удв1ч1 величини промислових викид1в в атмосферу, Украша залишаеться одшею з еколопчно несприятливих краш Свропи [6, 10], а р1вень забруднення представляе загрозу юнуванню лшв.
Шзнання мехашзму аерoтехнoгеннoï трансформаци люових екосистем неможливе без вивчення надходження, акумуляцiï та м1граци ф1тотоксикан-т1в у р1зних ïï складових. Турбулентне перемщення повггря зумовлюе досить швидке розсдавання техногенних викид1в в атмосфер1 [1, 10]. При цьому час-тина ïx переноситься на велику вщстань вщ джерел емiсiï, шша надходить на земну поверхню в результат дп гравiтацiï та турбулентнoï дифузiï, а також вимиваеться опадами. Опади акумулюють забруднювачi як при утвoреннi хмар, коли викиди виступають як ядра конденсаци, так i при проходженш пiдxмарнoгo шару атмосфери. Снiгoвий покрив, ^м цього, акумулюе речо-вини, як надходять на земну поверхню в результат седиментацiï та турбулен-тнoï дифузiï [2, 6, 10, 12]. Так, за даними супутникових дослщжень, пляма забруднення сшгового покриву навколо Харкова, у 4 рази бшьша за площу самого мюта що в 2-3 рази перевищуе фон [5]. Вивчення xiмiчнoгo складу сшгу дае змогу не тшьки спрогнозувати мoжливi змiни xiмiзму компонент лiсoвoï екосистеми, але й оцшити пoтiк забруднювачiв i визначити гранично допустиме навантаження на люи [3, 7].
Хiмiчний склад oпадiв залежить вiд багатьох природних чинникiв i мае регюнальш oсoбливoстi [6, 10]. Завдяки дисoцiацiï води та присутност в атмoсферi СО2 нормальними вважаються опади з рН«5,6, кислими - менше, а лужними - бшьше цього значення. Кислотним е будь-який процес осщання речовин iз атмосфери зi зростанням вмiсту ioнiв Н+, лужним - ОН- [6, 10, 12].
Першi великoмасштабнi дoслiдження складу oпадiв Свропейсько1" тери-тoрiï СРСР проведет в 1958-1962 рр. на 14 метеоролопчних станщях [4]. В Укра1'ш, на жаль, дослщження велися лише на oднiй станци, та й та була розта-шована всього в 5 км вщ Киева. Такi дoслiдження були результативно проведе-нi в Укра1'ш лише в дев,янoстi роки [8, 9]. Вивчення вмюту ioнiв в опадах, яке
УкраТнський державний лкотехшчний унiверситет
проводилося у 32 пунктах, та кислотност - бшьш нiж у 50, надало змогу виз-начити середнi фоновi значення для всiх природних зон Украши. Найвищий вмiст iонiв (за винятком К03_) виявився у Степу, найнижчий - у Полюсь Сума
юшв у Полюс майже в 2,5 раза менша, шж у Степу. Особливо вiдчутна рiзни-
_ 2+ _ +
ця у вмют iонiв НСО3 , Са , С1 i № , яких у Полюс вщповщно в 5,7; 5,0; 3,8 i 3,3 разiв менше.
Ця стаття е узагальненням дослiджень хiмiзму сшгового покриву в ль сових еко системах у рiзних природних зонах Украши таких тишв забруднення:
• виробництва й агломераци, у викидах яких домшують 802, N0^ МИ3 (на приклад1 Р1вненського виробничого об'еднання "Азот", Черкасько! та Лиси-чансько-Рубежансько-Северодонецько! промислових агломераций);
• теплов1 електростанци; як забруднюють пов1тря 802, N0 та попелом 1з значним вмютом важких метал1в (на приклад1 Змивсько! ТЕС);
• цементы виробництва, як викидають в атмосферу сильнолужний пил (на приклад1 Балаклшского та Микола1вського цементних комбшат1в).
Вибiр об,ектiв дослщжень визначався як характеристикою забруднення, так i негативними наслiдками ди на лiси. Проби снiгу вщбиралися стан-дартним снiгомiром у перюд максимального вологозапасу (2, 6). Хiмiчний аналiз снiгу проводився вiдповiдно до "Руководства по контролю..." [11].
Змiни хiмiзму снiгового покриву в районах промислового забруднення атмосфери мають як загальт тенденцй, так i особливостi, якi визначаються типом аеротехногенного забруднення. Загальною рисою е змщення балансу кис-лотностi в бш пiдвищення лужностi. Проте стутнь i причини цього процесу е рiзними в районi конкретних виробництв. Забруднення стгу зростае зi збшь-шенням перiоду лежання снiгу, а також в мiру наближення до джерела викидiв. Правда, при великш висотi емюи ця просторова залежнють не завжди яскраво виражена. Зростання обсягу викидiв призводить не тшьки до збiльшення рiвня, але й до розширення радiуса забруднення довкшля. Радiус забруднення збшь-шуеться також iз зростанням висоти емюи. Ореол забруднення, як правило, ви-тягнутий в напрямку переважаючих вiтрiв у даний зимовий перюд.
При високому рiвнi забруднення в районах виробництв i агломерацш iз домiнуванням у викидах Б02, К03, КИ4+, незважаючи на значну перевагу в !х емiсiях кислих викидiв, спостерiгалося тдлуговування атмосферних опадiв (табл.). Причиною цього е викиди амiаку. Значне (рН>8) пiдлуговування вщ-значалося лише поблизу джерела забруднення (до 2-3 км). Локальнють тдлуговування та забруднення юнами амондо пояснюеться нейтралiзацiею його ср-коутримуючими iнгредiентами. Доказом цього е високий вмют КИ i Б04 .
Важливими показниками е не тшьки кислотнють та концентрацiя КИ4+ та анюшв, але й сума i спiввiдношення iонiв. Спiввiдношення необхiдно ви-ражати через порядковi ряди за зменшенням вмiсту iонiв i порiвнювати з фо-
новим для регюну. Так, якщо у Степу Украши [8, 9] природно анюни розта-
_ 2_ _ _ шовуються в такому порядку: ИС03 > Б04 > С1 > N0 , то при сильному
2_ _ _ _
забрудненш 1х спiввiдношення змiнюеться: Б04 > ИС03 > С1 > N0 .
При забрудненнi довкiлля цементним виробництвом поряд iз вмiстом пилу та лужних катюшв, необхiдно визначати вмют НСО3_, а при сильному шдлуговуванш (рН>8) i
СО32 (табл.).
152
Стан i тенденци розвитку лitiвничоТ освiти, науки та лкового господарства в УкраТш
Науковий вкник, 2004, вип. 14.5
ггч г» • • • • •
Табл. Змгни хьмьзму сшгового покриву при рьзних типах промислового _забруднення атмосфери_
Показники Тип забруднення
Виробництва та агломераци iз домь нуванням у викидах Б02, К0х, КН Цементш виробництва Тепловi електростанцп
Во- линське Полiсся Цен-тральний Люостеп Лiвобережний Степ
РН Збiльшення до рН>7,0. В саштар-но-захиснiй зош (СЗЗ) - до рН>8,0 Дуже сильне пщлуговування до рН=8-9* Пщлуговування до рН>7,0
Са2+ 1стотно не змiнюеться Значне зростання. Основна причина пщлуговування* Зростання вмюту. Одна з причин пщлуговування
Mg2+ 1стотно не змшюеться Деяке зростання Деяке зростання
К+ 1стотно не змiнюеться Зростання вмюту. Одна з причин пщлуговування* Зростання вмюту. Одна з причин пщлуговування
Ка+ 1стотно не змшюеться Деяке зростання Деяке зростання
КН4+ Зростання вмюту.* Основна причина пщлуговування Не змшюеться 1стотно не змш-ся
НСО3- Можливе деяке незначне зростання Зростання вмюту* Зростання вмюту
СО32- Вщсутнш Виявлене при сильному забрудненш* Вiдсутнiй
БО42- Зростання вмiсту Значне зростання особливо в СЗЗ 1стотно не змшюеться Зростання вмюту
С1- 1стотно не змшюеться Можливе деяке зростання вмсту 1стотно не змшюеться 1стотно не змiн-ся
N03^ Зростання Значне зростання вмюту 1стотно не змшюеться Зростання вмюту
Стввщ- ношення катiонiв Зростання вщсотку юшв амонiю в сумi катiонiв Абсолютне дом^вання Са2+ (до 80 %), зростання вiдсaтку К+ та зменшен-ня вiдсaтку Mg2+, №+ Зростання вмiсту кальцiю (до 50-60 % вщ суми) та кал^
Стввщ- ношення анюшв Зростання вщсотку сульфапв i нiтратiв у сумi анiонiв Зростання вмюту НСО3-, при сильному забрудненш СО32- Зростання вмiсту НСО3-
Мшера-лiзацiя Зростання Сильне зростання Сильне зростання* Зростання
Iншi показники - - - Значне зростання пилу*. > 60 % всього забруднення Зростання вмюту по-пелу та важких мета-лiв
Який тип седимен-тацп пе-реважае Воло-гий Вологий Вологий Сухий Сухий
Примггка: *Яскраво виражена просторова залежшсть зростання вмюту з наб-
лиженням до джерела забруднення. З аномальними значеннями в саштарно-захиснш зош та на територп виробництва.
Важливим е також сшввщношення лужних катюшв. Так, якщо для Ль со степу Украши характерний такий 1х вщсоток 1 порядок розмщення: Са2+
(54 %) > Ка+ (23) > Mg2+ (14) > К (9 %), то при даному тиш забруднення у
2+ +
Прикарпатл це стввщношення ютотно змшюеться: Са" (70-80 %) > К
2+ +
(8-20) > (5-16) > N (5-11 %), а на швшчнш меж1 Схщного Л1вобереж-ного Степу: Са2+ (54-83 %) > К+ (10-27 %) > Mg2+ (10-27 %) > К+ (3-6 %).
УкраУнський державний лкотехшчний унiверситет
Для цього типу забруднення особливо виражена просторова залеж-нють забруднення снiгу вщ вiдстанi до джерела eMiciï. Максимальний рiвень вщзначаеться в санiтарно-захиснiй зош, оскiльки основною складовою вики-дiв е великодисперсний пил, який осщае у вiдносно невеликому радiусi вщ джерела. Вiдзначаеться тiсний взаемозв'язок мiж обсягом викидiв та рiвнем i радiусом забруднення снiгового покриву. Введення нових технолопчних по-тужностей або збшьшення висоти емiсiï посилюе забруднення та значно роз-ширюе його радiус.
Рiзко зменшуеться рiвень шдлуговування iз вiддаленням вiд узлiсся в глибину люового масиву. При цьому, якщо в зонi сильноï седиментаци вмiст лужних катiонiв пiд кронами дерев значно бшьший, нiж у вжнах деревного намету, то в глибиш масиву, як i на контролi, ця рiзниця не ютотна.
У районi теплових електростанцш причиною пiдлуговування е лужнi та важк метали (Cd, Ni, Cu, Zn), як мiстяться у попел^ що викидаеться. Зростае також вмют пдрокарбона^в, якi домiнують серед анюшв. Цим про-цес забруднення схожий на той, що вщбуваеться в зош цементних виробництв. Вщмшнють полягае в тому, що Са2+ не е абсолютно домшуючим каноном. Завдяки великiй висотi емiсiï ТЕС забруднювачi рiвномiрно розсдають-ся у просторь Тому рН, як правило, не перевищуе 7,0. З шшого боку, такий рь вень кислотно ст складаеться завдяки балансу мiж катiонами лужних i важких металiв та анiонами SO4 i NO3 , високий вмют яких вщзначаеться в опадах.
Шдсумовуючи сказане вище, необхiдно зазначити, що хiмiчний склад снiгового покриву може служити штегральним показником забруднення довкшля та дае змогу прогнозувати змши хiмiзму компонентiв лiсовоï екосистеми.
Лггература
1. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1985. _ 742 с.
2. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1985. _ 182 с.
3. Ворон В.П., Лавров В.В., Присада 1.А., Стельмахова Т.Ф. Еколопчне нормуван-ня аеротехногенного забруднення люових екосистем// Лшвництво i агролюомелюращя. _ Харюв: РВП "Орипнал". _ 1999, вип. 95. _ С. 3-8.
4. Дроздова В.М., Петренчук О.П., Селезнева Е.С., Свистов П.Ф. Химический состав атмосферных осадков на Европейской территории СССР. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1964. _ 209 с.
5. Зоны загрязнения снежного покрова вокруг городов на территории СССР// Каталог ореолов для городов с населением более 50 тыс. человек/ Государственный гидрологический институт. _ Л., 1988. _ 125 с.
6. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессмен А.Я., Ровинский Ф.Я. и др. Кислотные дожди. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1989. _ 269 с.
7. Мартинюк А.А., Коженков Л.Л., Дороничева Е.В. и др. Экологическое нормирование техногенного воздействия на леса. Основные итоги исследований// Проблемы екологи люу i люокористування на Полюа Украши. _ Житомир: Волинь. _ 2001, вип. 2 (8). _ С. 116-124.
8. Нацюнальна доповщь про стан навколишнього природного середовища в Укрш'ш у 1993 рощ. _ К.: Книжкова друкарня науково'1 книги, 1994. _ 309 с.
9. Нацюнальна доповщь про стан навколишнього природного середовища в Укрш'ш у 1997 рощ. _ К.: Вид-во Раевського, 1998. _ 96 с.
10. Петренчук О.П. Экспериментальные исследования атмосферного аэрозоля. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1979. _ 264 с.
11. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1979. _ 326 с.
12. Хорват Л. Кислотный дождь. _ М.: Стройиздат, 1990. _ 84 с.
154
Стан i тенденци розвитку лiсiвничоï освгги, науки та лiсового господарства в УкраТш
