Научная статья на тему 'Мониторинг северотаежных лесов для оценки экологической ситуации при аэротехногенном загрязнении в субарктическом регионе'

Мониторинг северотаежных лесов для оценки экологической ситуации при аэротехногенном загрязнении в субарктическом регионе Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
116
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА / МОНИТОРИНГ / ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРОМВЫБРОСАМИ / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ / КОЛЬСКИЙ СЕВЕР

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Васильева Н.П.

Объектом исследования являются лесные сообщества Кольского полуострова, которые подвержены загрязнению промвыбросами горно-металлургического производства, вокруг которых образовались крупнейшие на европейском Севере очаги трансформации экосистем. Цель работы подготовка информационно-аналитических материалов по реализации мониторинга растительности для оценки экологической ситуации в условиях загрязнения воздушной среды от локальных источников на приграничной территории с Норвегией. Обобщены и систематизированы имеющиеся к настоящему времени результаты исследований лесных сообществ с анализом техногенных эффектов на всех уровнях их организации от организменного до экосистемного. Выявлены общие тенденции изменений растительности, показана возможность использования наиболее информативных критериев состояния для индикации загрязнения воздушной среды с учетом достижений в изучении аналогичных объектов в регионе. Рассмотрена эффективность различных способов реабилитации нарушенных территорий. Материалы могут быть использованы для оценки экологической ситуации в регионе на основе реализации мониторинга растительных сообществ и разработки природоохранных мер по ее улучшению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Васильева Н.П.

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

Текст научной работы на тему «Мониторинг северотаежных лесов для оценки экологической ситуации при аэротехногенном загрязнении в субарктическом регионе»

МОНИТОРИНГ СЕВЕРОТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ПРИ АЭРОТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ В СУБАРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ

© Васильева Н.П.*

Всероссийский научно-исследовательский институт охраны окружающей среды, г. Москва

Объектом исследования являются лесные сообщества Кольского полуострова, которые подвержены загрязнению промвыбросами горнометаллургического производства, вокруг которых образовались крупнейшие на европейском Севере очаги трансформации экосистем. Цель работы - подготовка информационно-аналитических материалов по реализации мониторинга растительности для оценки экологической ситуации в условиях загрязнения воздушной среды от локальных источников на приграничной территории с Норвегией. Обобщены и систематизированы имеющиеся к настоящему времени результаты исследований лесных сообществ с анализом техногенных эффектов на всех уровнях их организации - от организменного до экосистемного. Выявлены общие тенденции изменений растительности, показана возможность использования наиболее информативных критериев состояния для индикации загрязнения воздушной среды с учетом достижений в изучении аналогичных объектов в регионе. Рассмотрена эффективность различных способов реабилитации нарушенных территорий. Материалы могут быть использованы для оценки экологической ситуации в регионе на основе реализации мониторинга растительных сообществ и разработки природоохранных мер по ее улучшению.

Ключевые слова лесные сообщества, мониторинг, загрязнение воздушной среды промвыбросами, экологическая ситуация, Кольский Север.

Введение

Мониторинг наземных экосистем является одним из инструментов оценки их состояния и индикатором изменений окружающей среды, особенно в условиях техногенеза. Экологические проблемы на северо-западе Кольского полуострова связаны с негативными изменениями окружающей среды и компонентов биоты в течение длительного времени, вследствие загрязнения воздуха выбросами диоксида серы и тяжелых металлов горно-металлургическим комбинатом «Печенганикель», который относится числу самых крупных в Северной Европе источников аэротехногенного загрязнения.

Необходимость мониторинговых работ для оценки экологической ситуации обусловлена рядом особенностей региона и высокой экологической

Ведущий научный сотрудник.

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг

95

значимостью его природных комплексов. Экосистемы Севера Европы, как известно, отличаются высокой природной ценностью, поэтому актуальна проблема сохранения биоразнообразия, охраны экосистем и видов в различных формах, в том числе особо охраняемых территорий, в частности предотвращения угрозы заповеднику «Пасвик». Биотические компоненты природных комплексов региона особенно чувствительны к разным формам антропогенного воздействия, которое может усиливаться в связи с изменением климата и изменением северной границы ареала бореальных лесов.

Современное состояние проблемы мониторинга растительности в приграничной территории не носит системный характер, отличается разнообразием задач и объектов, отсутствием единого методического подхода. В необходимости контроля состояния экосистем и сохранения биоразнообразия, биологических ресурсов, общими глобальными и региональными процессами заинтересованы правительства сопредельных стран, путем формирования общих программ исследований.

В работе приводятся информационно-аналитические материалы об общих тенденциях изменений растительности, в частности лесных сообществ, для получения общего представления о ситуации в регионе. Использованы результаты собственных исследований на Кольском Севере, а также данные других авторов, подтвержденные расширенным списком использованных литературных источников.

Актуальность работы связана с необходимостью современной оценки реализации мониторинга растительности в указанном приграничном районе для определения динамики происходящих процессов, понимания современного состояния дел, выявления пробелов в знаниях, оценки экологической ситуации и перспектив ее улучшения, реализации приоритетного направления российско-норвежского сотрудничества, исходя из общей заинтересованности в улучшении экологической ситуации в регионе.

Особенности экологической ситуации в регионе

Наиболее сильное негативное влияние на наземные экосистемы Кольского полуострова оказывают выбросы горно-металлургических предприятий ОАО «Кольская ГМК»: «Печенганикель» расположенный на приграничной с Норвегией территории (пос. Никель) и «Североникель» (район г. Мончегорска) в центральной части полуострова. Приоритетные поллютанты - выбросы диоксида серы и тяжелых металлов (Ni, Cu).

ГМК «Печенганикель» вступило в строй в 1946 г. Наиболее высокие объемы выбросов, содержащих преимущественно диоксид серы и тяжелые металлы - Ni, Cu - были в период 1974-1995 годы. В отдельные годы этого периода выбросы диоксида серы достигали почти 400 тонн (1977 г.).

Вследствие общего сокращения выбросов предприятий в п. Никель и г. Заполярный объем выбросов диоксида серы имеет тенденцию к сокращению с 1997 года (243,3 тыс. т в год). Начиная с 2004 года и до настоящего

96

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

времени, объем практически стабилизировался на уровне около 100 тыс. т, однако это почти в 2 раза выше норматива ПДВ. По данным ОАО «НИИ Атмосфера» превышение критических нагрузок по диоксиду серы в 2010 году отмечалось на территории в радиусе 50 км вокруг предприятий ОАО «Кольская ГМК». Выбросы Ni и Си варьировали в пределах 340 т в год и 160 т в год соответственно. Преобладающая ориентация ареала разной степени загрязнения окружающей среды: с юго-запада на северо-восток и его общая протяженность составляет несколько десятков километров.

На основе регулярной космической съемки норвежскими специалистами Агенства NORUT Information Technology впервые была получена карты изменений ландшафта в период 1973-1988 годы на северо-западе Кольского п-ва [1].

Были применены методы верификации и корреляции карт, основанные на дистанционном анализе с данными атмосферного загрязнения. На картах четко выражен очаг нарушенных лесов с выделением 4-х зон повреждений рас-тигельного покрова. По этим данным к 1988 г. 750 км кв. составляла зона сильного повреждения вокруг ГМК «Печенганикель», 2000 тыс. км кв отнесены к зоне экстенсивного повреждения растительности, 1900 кв. км - слабого повреждения с изменениями только лишайникового покрова. Площадь поражения в 1973 году была в 2 раза ниже - 400 км кв. Более подробный ГИС-анализ этих данных с разработкой подробной легенды показал, что состояние лишайникового покрова связано с возрастанием эмиссии диоксида серы [1].

Общая площадь трансформированных в разной степени лесов по критериям жизненного состояния составила на российской территории к 1995 году около 2,6 тыс. км2 и была близка к границам ареала с превышением критических уровней по диоксиду серы (15 мг SO2/w3) для растительных сообществ [2]. В настоящее время общая площадь поражения лесов не определена, но сохраняются выраженные негативные изменения по мере приближения к источнику выбросов.

Три основных зоны трансформации сообществ сохраняются в окрестностях комбината, на что обращали внимание в разные годы исследователи [3-6]:

- импактная (техногенная пустошь, зона сильного ослабления насаждений) вблизи источника выбросов до 10 км с деградацией древесного яруса, отсутствием типичных эдификаторов напочвенного покрова, фрагментарностью растительных сообществ и появление техногенных редколесий и пустошей, что видно на рис. 1;

- буферная в пределах 10-30 км с частичным разрушением экосистем, выпадением элементов природного комплекса, преобладанием техногенных редколесий, средней степени ослабления древостоя;

- зона за пределами 30 км с начальной стадии разрушения сообществ, появлением дефолиирующих лесов, ослабленного жизненного состояния древостоя;

- условно фоновая зона расположена за пределами 50-70 км.

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг

97

Различие в зонах проявляется не только в состоянии фитоценозов, но и в многократном превышении содержания основных токсикантов Cu и Ni в растениях и почве.

у

Рис. 1. Ландшафт в окрестностях ГМК «Печенганикель» на приграничной территории северо-запада Кольского полуострова

Основные направления исследований в условиях аэротехногенного загрязнения

Интерес к проблеме аэротехногенного воздействия на экосистемы начался в нашей стране с 80-х годов и интенсивно развивался в крупных очагах загрязнения, в том числе в районе Мончегорска в связи с усыханием лесов в Лапландском заповеднике, прилегающем к источнику выбросов ГМК «Североникель». Исследования в окрестностях ГМК «Печенганикель» из-за удаленности и малой доступности района начались позже и активизировались в рамках международного сотрудничества с сопредельными странами.

В период 1990-2000 гг. стартовали первые международные проекты с Норвегией с участием ВНИИ природы и привлечением к проекту ученых из МГУ; ИЭМЭЖ РАН, ИКГЭ РАН, ИГАН РАН, ИППЭС КНЦ РАН. Результаты работ изложены в материалах российско-норвежских семинаров [7, 8]. При этом на российской территории использовались преимущественно национальные методы, что затрудняло сравнение данных. В 2003-2006 гг. прове-

98

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

дены комплексные исследования более чем 20 научно-исследовательским институтами и природоохранными организациями Норвегии, Финляндии и России, в том числе «ВНИИприроды» (ныне «ВНИИ Экология»), по международному проекту «Пасвик» - «Development and implementation of an environmental monitoring and assessment programme in the Finnish, Norwegian and Russian border area» [9, 10].

Мониторинговая сеть охватывала 23 площадки в сосновых и березовых лесах трех стран, расположенных по градиенту юг-север и запад-восток на разном удалении от источника загрязнения в п. Никель и включали фоновые участки в соответствии с рис. 2.

Рис. 2. Расположение ключевых пробных участков наблюдений на территории трех стран в рамках выполнения международного проекта «Пасвик» [9]

Исследования включали мониторинг многих параметров состояния древесного яруса, напочвенного покрова, внеярусной растительности, особенности химического состава растений и почв, атмосферные выпадения и т.д. Были приняты и одобрены все используемые в проекте методы, включая международные. Организованные нами мониторинговые площадки («ВНИИ природы»), рассматривались как часть системы мониторинга Россия - Норвегия по

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг

99

западному градиенту с полной комплексной оценкой состояния фитоценозов и применением общей с норвежскими исследованиями международной методики оценки ICP Forests и потому сопоставимы.

С этого периода до настоящего времени продолжаются работы различными институтами на ранее заложенных пробных площадях по градиенту загрязнения с целью выявления временной динамики.

Организация большинства исследований сосняков в приграничном районе, как и исследований ельников центральной части региона в зоне загрязнения, базируется на сравнительном анализе состояния фитоценозов и их компонентов в различных условиях загрязнения воздушной среды.

Методической основой является градиентный подход с выбором типологически сопоставимых сообществ на разном удалении от источника выбросов (до 45 км и более). Это известный типичный подход для выяснения закономерностей изменений биотических компонентов и используется также при изучении подобных проблем в зоне промвыбросов ГМК «Североникель» (г. Мончегорск) в центральной части Кольского полуострова, а также в других регионах. В этом отношении мониторинг основывается на пространственных закономерностях реакции биоты на различный уровень загрязнения. В целом он позволяет анализировать и обобщать результаты, хотя по нашему мнению возникает много дополнительных ограничений из-за несравнимости методов, объектов, разновременности исследований, отсутствие данных по загрязнению воздуха и т.п. [11].

Динамика изменений объектов мониторинга во временном аспекте изучена значительно меньше. Между тем актуальность формирования временных рядов очевидна, поскольку дает прямое представление о скорости и направленности изменений, что важно для оценки возможностей реабилитации нарушенных территории.

Организация работ по мониторингу заключается в определении района исследований, закладки серии пробных участков, разработки методики, выбора объектов и параметров их состояния, проведения полевого сбора материала, его аналитической обработки и получения итоговых результатов.

Особенности трансформации растительного покрова как реципиента техногенных нагрузок

Основные направления работ связаны с оценками состояния фитоценозов и их компонентов, изменениями почв, аккумуляцией загрязняющих веществ в биоте, изменением биологического разнообразия и трансформации экосистем.

В работе рассмотрены общие закономерности изменений компонентов лесных сообществ - сосняков, полученные в наших исследованиях в зоне влияния ГМК «Печенганикель». Сходные закономерности, полученные другими исследователями в ельниках, произрастающих в зоне выбросов анало-

100

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

гичного медно-никелевого производства, расположенного в центральной части Кольского полуострова, также приводятся.

Растительный покров на приграничной территории в результате действия природных и антропогенных факторов представляет сочетания разнообразных по составу и структуре фитоценозов. Помимо естественных ненарушенных сообществ (рис. 3), здесь сформировались различные по степени трансформации фитоценозы. Нарушенные фитоценозы встречаются преимущественно в зоне распространения аэротехногенного загрязнения из источника выбросов.

Рис. 3. Сосняк в фоновых условиях вне зоны загрязнения - 50 км

от п. Никель

Известно, что сообщество растений характеризует условия среды более точно, чем отдельные виды растений. Ухудшение условий среды на уровне фитоценозов обнаруживается как смена состава и структуры - исчезновение более чувствительных видов, смена доминантов, появление видов, ранее не встречавшихся или не игравших заметной роли и др.; на уровне организмов -как снижение жизненности, некрозы, морфо-физиологические аномалии; на уровне органов и тканей - накопление химических элементов.

Общие тенденции изменений на приграничной территории сходны с теми, которые наблюдаются в окрестностях идентичных производства на Кольском Севере; ряд особенностей присущ лесным сообществам в других регионах [6, 12, 13].

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг 101

При продолжительном и сильном воздействии токсической нагрузки наблюдается изменение биологического разнообразия лесных фитоценозов, охватывающее всю их структурную организацию.

Основные техногенные состояния доминирующих сосновых биогеоценозов рассматриваемой территории могут быть охарактеризованы как: де-фолиирующие - техногенные редколесья - техногенные пустоши, с упрощением структуры сообществ и диапазоном типологической трансформации от лишайниковых типов леса до злаковой пустоши [13]. Возрастает фрагментарность растительного покрова, появляются отличные от коренных растительные микрогруппировки, вследствие чего меняется горизонтальная структура фитоценозов. Выявлено, что в ряду техногенно трансформированных ельников кустарничково-зеленомошных величина разнообразия возрастает с появлением новых злаково-кустарничковых структур и минимизируется на стадии пустоши [14].

Изменения в структурной организации фитоценозов связано с состоянием различных жизненных форм растений.

Деревья, кустарнички, сосудистые травянистые растения, мхи и лишайники в напочвенном покрове заметно трансформированы по многим параметрам видового состава, структуры и состояния.

Наиболее сильно подвергается воздействию древесный полог. В зоне воздействия диоксида серы у деревьев, нарушаются основные физиологические процессы (фотосинтез, дыхание, транспирация), качественные и морфометрические признаки состояния кроны, сокращается ассимиляционный аппарат, сокращается запас и прирост древостоя, происходит постепенное отмирание и гибель деревьев [15]. Изменение состояния кроны, цвета и сохранности хвои рекомендуется в качестве критериев состояния в международных руководствах по мониторингу лесов [16] и отмечалось на российсконорвежской приграничной территории в наших совместных работах [9, 10].

Трансформация напочвенного покрова на рассматриваемой территории выражается в уменьшении видового состава, снижении обилия видов, проективного покрытия, смены доминантов; меняется соотношение ярусов, упрощается вертикальная структура особенно в зонах длительного и сильного загрязнения [17]. Общей закономерностью является существенное сокращение в первую очередь наиболее чувствительных видов - мхов и наземных лишайников, их фитомассы, показателей биоразнообразия сообществ (рис. 4) [18, 19].

Снижение проективного покрытия вплоть до полного исчезновения в зоне сильного загрязнения эпифитных лишайников на сосне и березе подтвердило известные высокие индикационные свойства этой группы.

На норвежской территории по западному градиенту от комбината покрытие лишайниками заметно выше и сопоставимо с показателями фонового участка российской территории на удалении в 50 км к югу от ГМК п. Никель [9, 10].

102

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

Рис. 4. Напочвенный покров сосняков приграничной территории на загрязненных и покрытых лишайниками фоновых участках

В последние годы придается большое значение интегральным экосистемным показателям.

Состояние биогеоценозов, основанное на оценках параметров первичной продуктивности, выявило значительное увеличение размеров опада над продукцией в дефолиированных злаково-кустарничковых ельниках вокруг ГМК Североникель [20]. Почти десятикратное возрастание массы подстилки, уменьшение надземной биомассы и снижение подземной отмечено Т.В. Чер-неньковой [19] для сосняков в окрестностях ГМК Печенганикель по градиенту от фоновой зоны к импактной.

Трансформация лесных биогеоценозов в хвойных лесах Кольского Севера зависит от специфики биогеохимических циклов элементов, основными типами миграции которых являются атмосферный, внутрипочвенный и биологический [3]. Воздушное загрязнение в регионе оказывает существенное влияние на минеральное питание растений, изменяя состав и кислотность атмосферных выпадений и питательный режим почв [20]. Интенсификация выпадений кислотообразующих веществ из атмосферы и отмирание органического вещества активизируют возрастание кислотности почв и почвенных вод. В условиях воздушного загрязнения выбросами медноникелевых комбинатов запас доступных для растений соединений элемен-тов-биофилов снижается, а алюминия, железа, никеля и меди, напротив, возрастает [21-23].

Специфика поглощения элементов растениями в трансформированных лесах отражается в химическом составе ассимилирующих органов. Доминирующие растения активно поглощают элементы - загрязнители (медь, никель, сера, железо) и наиболее мобильные элементы (азот, фосфор, калий), интенсивность поглощения кальция, марганца, магния и цинка снижается [24-28].

Многие из рассмотренных выше критериев ложатся в основу зонирования - одного из способов типизации антропогенно поврежденных экосистем и их компонентов. Обычно идентифицируются 3-4 выраженных зон

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг 103

трансформации лесных сообществ, упомянутых нами выше - импактная, буферная, дефолиирующие леса (не всегда выделяется), условно фоновая. Критерием выделения могут быть состояние растительности, содержание токсикантов в почве и растениях, либо комплексная характеристика свойств биогеоценоза в целом. Поэтому нередко у разных авторов не наблюдается полное совпадение протяженности зон вокруг одного и того же источника промвыбросов.

Различие в зонах проявляется не только в состоянии фитоценозов, но и в многократном превышении содержания основных токсикантов Cu и Ni в растениях и почве.

В окрестностях комбината «Печенганикель» жизненное и санитарное состояние лесов варьирует от условно здоровых до сильно ослабленных [2, 29], что в целом соотносится с принятым в системе мониторинга делением техногенно нарушенных экосистем на 3 основные зоны - фоновую, буферную и импактную [2, 4, 5, 13, 19].

По данным Н.В. Лукиной, Т.А. Сухаревой, Л.Г. Исаевой [29] сосновые леса в зоне действия ГМК «Печенганикель» при возрастании загрязнения трансформируются в следующие стадии дигрессионной сукцессии: сосняки кустарничково-лишайниковые-зеленомошные (фон) ^ сосняки луговико-кустарничковые ^ сосновые луговико-кустарничковые редколесья ^ техногенные пустоши. Пустоши вблизи комбината могут занимать до 75 % территории. В результате коренные типы леса, свойственные природной зоне, исчезают.

Анализ связи состояния фитоценозов с распределением загрязняющих веществ положен в основу оценки доза-эффект [19] и разработки критических уровней / нагрузок [30] в очагах загрязнения Кольского Севера.

Образование зон различной степени нарушенности лесных экосистем фиксировалось многими ранее упомянутыми авторами и для территории вокруг комбината «Североникель» в центре Кольского полуострова с использованием комплексных показателей структурной организации, состояния отдельных компонентов, биологической продуктивности и других критериев [19, 29, 31, 32]. Протяженность очага поражения - более 100 км.

Ельники в окрестностях «Североникель» подразделялись на стадии дигрессионной сукцессии: фон, стадия интенсивной дефолиации (100 км), затухающей дефолиации (14-28 км) и техногенное редколесье (7 км от комбината). Дигрессионная сукцессия понимается как последовательная смена биогеоценозов, вызванная промышленной деятельностью [29].

В настоящее время составлены карты разнообразия растительного покрова в масштабе 1 : 100 000 и 1 : 50 000 по нескольким параметрам с помощью методов дистанционного зондирования (космические снимки среднего разрешения Landsat GeoCover) и ГИС технологий [33]. Типологическое разнообразие представлено 15 классами при этом учитывалась дигрессионная ди-

104

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

намика сообществ. Площадь техногенных пустынь составила 750 кв. км (6,4 %), жизненное состояние ухудшается по мере приближения к источнику выбросов, изменяется видовое и типологическое разнообразие.

Состояние фитоценоза является индикатором естественных восстановительных процессов при снижении уровня загрязнения. Теоретическое обоснование и рекомендации по восстановлению растительности были разработаны в ИППЭС и реализованы в зонах действия комбинатов «Североникель» и «Печенганикель», в первую очередь на техногенных пустошах [24, 34]. Предлагается два подхода к ремедиации территорий.

Экологический подход предусматривает внесение минимально возможных доз удобрений (для оптимизации питательного режима), за которыми через 1-2 года следует естественная колонизация нарушенных территорий мхами, травами и ивами. Это содействует заселению территории местными видами растений, устойчивыми к загрязнению и способными к саморазвитию без принятия дополнительных мер.

Инвестиционный подход предусматривает нанесение насыпного грунта -пахотного слоя заброшенных сельхозугодий - на нарушенную территорию.

С 2003 года восстановительные работы проводятся работниками лесхозов при финансировании компанией «Кольская ГМК». Результатом восстановительных работ к 2003-2005 году стали участки озеленения в окрестностях Мончегорска на площади около 20 га, в районе пос. Никель - 4 га. На опытных участках ИППЭС в районе «Печенганикель» в условиях техногенной пустоши ивестиционный метод применен на 1,5 га, экологический - на 0,5 га. Всего подготовлено 8 участков на расстоянии 0,6-1км от источника выбросов. Высажено 4000 экз. лиственных пород (ивы и березы).

Как один из способов реабилитации высокой токсичности грунтов группой исследователей были также предложены специальные инновационные приемы рекультивации в окрестностях ГМК «Североникель» [35]. В качестве мелиорантов использованы отходы местных предприятий (Кэвдорский ГОК), содержащие карбонаты и питательные для растений элементы - силикаты кальция и магния - с последующим посевом травосмесей. Несмотря на удовлетворительное состояние растений, в их тканях продолжается процесс накопления поллютантов (Cu, Ni), превышающих пороги токсичности в 1,5-2 раза.

Заключение

На приграничной территории в северо-западной части Кольского полуострова наблюдается изменение объектов растительного мира разного таксономического уровня по многим параметрам, которые репрезентативно диагностируют проявление действия аэротехногенного фактора от локального источника. В результате длительного действия сверхнормативных выбросов горнометаллургического комбината «Печенганикель», преимущественно диоксида серы, меди и никеля, ухудшилась экологическая ситуация в регионе. Подобные

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг 105

изменения окружающей среды происходят и в центре Кольского полуострова, где источником загрязнения воздушной среды является аналогичный производственный медно-никелевый комбинат - ГМК «Североникель».

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Общая направленность реакции лесных сообществ в условиях загрязнения четко прослеживается и уменьшается ее проявление по мере удаления от источника загрязнения. Она выражается в уменьшении биоразнообразия коренных сообществ на фитоценотическом, организменном и физио-лого-биохмическом уровнях. Упрощается видовой состав, структура сообществ, возрастает фрагментарность распределения с образованием техногенных пустошей вблизи источника промвыбросов. В растениях и почве накапливаются токсичные компоненты выбросов - медь и никель - в количествах многократно превышающих их содержание в фоновых условиях.

За прошедшее десятилетия не выявлено существенного уменьшения содержания токсичных элементов в органах растений.

Коренные сосновые фитоценозы трансформируются в сосново-березовые типы леса с полным или частичным разрушением типичного лишайниково-мохового покрова - эдификатора северо-таежных лесов.

Эксперименты по ремедиации техногенных территорий свидетельствуют о возможности нейтрализации фактора токсичности и создание растительного покрова. Однако масштабы реализации эксперимента пока ограничены.

Расширение и совершенствование мониторинговых исследований растительных сообществ, использование высоко чувствительных к загрязнению воздушной среды индикаторов с учетом имеющегося опыта даст возможность оценить долговременные изменения в окружающей среде, оценить эффективность природоохранных мероприятий и наметить пути улучшения экологической ситуации в регионе.

Практическое создание систем мониторинга в условиях загрязнения воздуха на локальном, региональном или национальном уровне с перспективой интеграции данных в международную базу данных особенно актуально, имея в виду заинтересованность сопредельных стран в стабилизации состояния окружающей среды.

Список литературы:

1. Тоштетк H., Johansen B.E., Pedersen J.P. Multitemporal landsat image data for mapping the effects of air pollution on vegetation in the Kirkines-Pe-chenga area in the period 1973-1988 // Effects of air pollutants on terrestrial eco-sistems in the border area between Norway and Russia. Proc. of the 2nd symp. DN-Uredning. - 1995-8. - P 117-119.

2. Gytarsky M., Karaban.R. On the assessment of the state of forest ecosystems allocated on the Soviet-Norwegian border are // Effects of air pollutants on terrestrial ecosystems in the border area between Russia and Norway. Proceedings from the first symposium, Svanvik, Norway18-20, March 1992. - Oslo: Norwegian State Pollution Control Authority, 1992. - P. 163.

106

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

3. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биохимические циклы в лесах севера в условиях аэротехногенного загрязнения. В 2-х частях. - Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 1996. - Ч. 1. - 213 с.; Ч. 2. - 192 с.

4. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. - М.: Наука, 2002. - 191 с.

5. Дончева А.В. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1978. - 96 с.

6. Gytarsky M., Karaban R., Nasarov I.M., Sysygina T.I., Cheremis M.V Monitoring of forest ecosystems in the Russian subarctic; effects of industrial pollution // Sc. Total Environ. - 1995. - V 164. - P 57-68.

7. Effects of air pollutants on terrestrial ecosystems in the border area between Russia and Norway. Proceedings from the first symposium, Svanvik, Nor-way18-20, March 1992. - Oslo: Norwegian State Pollution Control Authority, 1992. - P. 163.

8. Effect of air pollution on terrestrial ecosystems in the border area between Norway and Russia. Proceedings from the second symposium, Svanvik, Norway, 3-5 10.94., DN-Utrending, 1995. - V. 8. - P. 140.

9. Aamlid D., Vassilieva N., Aarestad P.A., Gytarski M., Lindmo S., Karaban R., Korotkov V, Rindal T., Kuzmicheva V, Venn K. Ecosystem monitoring in the border areas between Norway and Russia // Boreal Environment Research. -2000. - № 5. - P. 257-278.

10. Myking T., Aarestad P.A., Derome J., Bakkestuen V, W.Bjerke J., Gytarsky M., Isaeva L., Karaban R., Korotkov V, Lindgren M., Lindoos A-J., R0sberg I., Salemaa M., T0mmervik H., Vasssilieva N. Effects of air pollution from a nickel-copper industrial complex on boreal forest vegetation in the joint Russian-Nor-vegian-Finnish border area // Boreal Environment Research. - 2009. - № 14. -Р. 279-296.

11. Васильева Н.П. Возможности и ограничения мониторинга лесных сообществ при загрязнении воздушной среды Кольского Севера / Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: Матер. V Всерос. науч. конф. с междунар. участием: в 3 ч. - Апатиты: КНЦ РАН, 2014. - Ч. 1. - С. 95-100.

12. Васильева Н.П., Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Назаров И.М. Особенности повреждений и мониторинг лесных экосистем России, подверженных воздействию выбросов загрязняющих веществ. // Лесоведение. - 2000. -№ 1. - С. 23-31.

13. Лукина Н.В., Никонов В.В. Типизация лесных экосистем в условиях техногенного загрязнения // Эколого-географические проблемы Кольского Севера. - Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1992. - С. 8-20.

14. Лукина Н.В., Лисенко Л.А., Белова Е.А. Параметры горизонтальной структуры сосновых фитоценозов как критерии состояния. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1992. - 40 с.

Проблемы рационального природопользования и экологический мониторинг 107

15. Васильева Н.П. Закономерности изменения лесных фитоценозов на северо-западе Кольского полуострова вследствие техногенного загрязнения воздушной среды. Всероссийский НИИ охраны природы. - М., 2011. - 35 с.: 3 ил. - Библиогр.: 18 назв. Деп. в ВИНИТИ 15.03.2011, № 118-В 2011. Библиографический указатель «Депонированные научные работы» № 5, 2011.

16. GEMS. (Global Environment Monitoring System), Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution. International Cooperative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forest. Manual on methodologies and criteria for harmonized sampling, assessment / monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Programme Coordinating Centres. - Hamburg; Geneva: UN ECE, 1998. - 90 p.

17. Васильева Н.П., Коротков В.Н., Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Кузьмичева В.Ю. Оценка параметров состояния лесных сообществ в различных условиях загрязнения для целей мониторинга // Современные экологические проблемы севера: матер. межд. конф., КНЦ Апатиты 10-12 октября. - Апатиты: КНЦ РАН, 2006. - ч. 2. - С. 203-205.

18. Васильева Н.П., Карабань Р.Т., Гитарский М.Л. Оценка реакции лесов Севера на загрязнение воздуха по параметрам видового разнообразия напочвенного покрова // Биологическое разнообразие лесных экосистем. -М.: 1995. - С. 242-243.

19. Черненькова Т.В. Динамика биологического разнообразия таежных лесов в условиях промышленного загрязнения: автореф. дис. ... докт. биологич. наук: 10.00.11. - М.: Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Север-цева РАН, 2000. - 42 с.

20. Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги (природные и техногенные аспекты). - Апатиты, 1998. - 316 с.

21. Steinnes E., Lukina N., Nikonov V, Aamlid D., Royset O. A gradient study of 34 elements in the vicinity of a copper-nickel smelter in the Kola Peninsula // Environ. Monit. Assessment. - 2000. - V 60. - P. 71-88.

22. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П., Корнейкова М.В. Содержание и токсичность тяжелых металлов в почвах зоны воздействия газовоздушных выбросов комбината Печенганикель // Почвоведение. - 2014. - № 5. - С. 625-631.

23. Копцик Г.Н., Недбаев Н.П., Копцик С.В., Павлюк И.Н. Загрязнение почв лесных экосистем тяжелыми металлами под влияние атмосферных выбросов комбината «Печенганикель» // Почвоведение. - 1998. - № 8. -С. 988-905.

24. Кольская горно-металлургическая компания (промышенные площадки «Никель» и «Заполярный): влияние на наземные экосистемы / под общ. ред О.А. Хлебосоловой. - Рязань: «Голос губернии», 2012. - 92 с.

25. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Омлид Д. Трансформация элементного состава растений лесных биогеоценозов северной тайги под воздействием атмосферного загрязнения // Вестник Моск. Ун-та. Сер.17. Почвоведение. -2003. - № 3. - С. 37-49.

108

СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ РОССИИ

26. Васильева Н.П. Трансформация сосновых лесов на северном пределе распространения вследствие загрязнения воздуха (на примере Кольского Севера) // Охрана окружающей среды и природопользование. - СПб.: Изд. ООО «Контраст», 2014. - С. 26-38.

27. Сухарева Т.А., Лукина Н.В. Минеральный состав ассимилирующих органов хвойных деревьев после снижения атмосферного загрязнения на Кольском полуострове // Экология. - 2014. - № 2. - С. 97-104.

28. Исаева Л.Г., Сухарева Т.А. Исследование состояния наземных экосистем по программе ИППЭС КНЦ РАН. Кольская горно-металлургическая компания (промышленные площадки «Никель» и «Заполярный): влияние на наземные экосистемы / под общ. ред. О.А. Хлебосоловой. - Рязань: «Голос губернии», 2012. - С. 25-36.

29. Лукина Н.В., Сухарева Т.А., Исаева Л.Г. Техногенные дигрессии и восстановительные сукцессии в северотаежных лесах. - М.: Наука, 2005. -245 с.

30. Aamlid D., Tommervik H., Gytarsky M., Karaban R., Venn K., Rindal T., Vassilieva N., Koptsik G., Lobersli E. Determination of exceedance of critical levels in the border area between Norway and Russia. In: Lobersli E. and Venn K. (eds) // Effect of air pollution on terrestrial ecosystems in the border area between Norway and Russia. Proceedings from the second symposium, Svanvik, Norway, 3-5 10.94. - DN-Utrending, 1995. - V 8. - P.19-24.

31. Ярмишко В.Т. Состояние и продуктивность растений напочвенного покрова сосновых лесов в условиях аэротехногеного загрязнения на европейском Севере // Успехи современного естествознания. - 2012. - № 1. -

ч. 1. - С. 18-21.

32. Калабин Г.В., Евдокимова Г.А., Горный В.И. Оценка динамики растительного покрова нарушенных территорий в зоне влияния комбината «Североникель» в процессе снижения нагрузки на окружающую среду // Горный журнал. - 2010. - № 2. - С. 10-20.

33. Черненькова Т.В. Оценка биоразнообразия лесов наземными и дистанционными методами на основе ГИС-технологий // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». - 2009. - Т. 1, № 1. - С. 93-101.

34. Никонов В.В, Лукина Н.В., Исаева Л.Г., Горбачева Т.Т., Белова Е.А. Восстановление территорий нарушенных воздушным загрязнением медноникелевого производства на Кольском полуострове. Инновационный потенциал Кольской науки. - Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2005. - С. 288-293.

35. Калинников В.Т., Кременецкая И.П., Иванова Л.А., Слуковская М.В., Горбачева Т.Т., Алексеева С.А., Лащук В.В., Дрогобужская С.В. Приемы адаптивных технологий при создании культурфитоценозов в условиях техногенных ландшафтов Субарктики, загрязненных тяжелыми металлами // Вестник КНЦ РАН. - 2013. - № 3. - С. 10-20.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.