CC BY
75
УРОВНИ ТЕХНОГЕННЫХ И РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ЛЕСНЫЕ ФИТОЦЕНОЗЫ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ Г. КРАСНОЯРСКА
Скрипальщикова Л.Н. (ИЛИД СО РАН, г. Красноярск, РФ) Грешилова Н.В. (СФУ, г. Красноярск, РФ)
The modern levels of technogenic and recreational loadings on forest ecosystems in suburb of Krasnoyarsk city are given.
Крупный промышленный центр г. Красноярск расположен на обоих берегах р. Енисей. Особенности орографии и рельефа города существенно влияют на формирование его экологической среды. Климатические особенности приводят к нарушению циркуляции воздушных масс и снижению рассеивающей способности атмосферы, последнее обстоятельство способствует накоплению загрязнителей в городе и пригородной зоне.
В настоящее время пригородные леса г. Красноярска испытывают значительные техногенные и рекреационные нагрузки и особенно пылевые. Материалы ежегодных отчетов свидетельствуют, что Красноярск по уровню загрязнения лидирует среди городов края [О состоянии и охране окружающей среды ... , 2007]. Ореол загрязнения имеет зональную структуру. Интенсивно пылят ТЭЦ и ГРЭС города, цементный завод. Пыль в виде аэрозолей поступает с целлюлозно -бумажного комбината, алюминиевого и химического заводов. В состав промышленной пыли входят различные микроэлементы, среди них наиболее биологически активными и токсичными для человека и растений являются соединения свинца, цинка, ванадия молибдена, фтора, хрома.
В 2003-20071 гг в пригородных сосновых и березовых насаждениях разнотравной группы типов леса проводилась их комплексная экологическая оценка. Одна из задач исследований состояла в выявлении уровней техногенных (техногенная пыль, тяжелые металлы, фтор) и рекреационных нагрузок на пригородные леса и моделировании влияния этих нагрузок на компоненты фитоценозов.
Исследования проводились на мониторинговых пробных площадях, заложенных по розе ветров на различном расстоянии от города в Есаульском, Березовском сосновых массивах, в березняках Базайской лесной дачи. Березовский и Есаульский боры, по данным дешифрирования спутниковых снимков снегового покрова, находятся в зоне хронического загрязнения за счет газообразных и пылевых выбросов г. Красноярска [Скрипальщикова и др., 2002]. Погорельский бор расположен вне зоны и был выбран как условный контроль. В качестве чистого фонового насаждения - Юксеевский бор, в 100 км от города (рисунок).
В результате исследований установлено, что механизм седиментации пыли под пологом сосновых и березовых насаждений зависит от их биофизических конструкций, которые определяются совокупностью взаимодействия биологических (порода и возраст), лесоводственных и биометрических характеристик. Степень пылевого загрязнения пригородных лесов тесно связана с ветровым режи-
1 Исследования выполнялись при финансовой поддержке грантов ККФН -11Б0070С, 15Б34; РФФИ ККФН - 05-04-97710-р-енисей-а.
мом, количеством осадков, концентрацией пыли в воздухе и ее составом (техногенная пыль, дорожная, дефляционная).
Определено, что максимальное загрязнение испытывают березняки, продуцирующие под влиянием известняковых карьеров, ТЭЦ-2 и цементного завода города. В летний период фитомассой древостоя аккумулируется до 75% пыли от количества, выпадающего на опушках. Березняки, произрастающие непосредственно в зоне влияния тепловых станций города и КрАЗа накапливают техногенной пыли до 20 г/кг. сух. массы. Содержание фтора в листьях варьирует от 15 до 48 мг/кг сух. массы.
Сосновые насаждения, произрастающие в зоне влияния ТЭЦ-1, алюминиевого и целлюлозно-бумажного заводов, завода "Химволокно" осаждают и аккумулируют пыль до 71% от количества, выпадающего на открытом месте. Под пологом насаждений седиментируется до 50% пыли.
Установлено, что химический состав соединений на поверхности сосновых насаждений в зоне влияния г. Красноярска отражает состав газообразных и пылевидных промышленных выбросов города.
Выявлено, что на поверхности хвои в загрязненных древостоях осаждается в 3-4 раза больше микроэлементов Zn, V, Mn, М, Sr, F), чем в ус-
ловно чистом насаждении. При этом свинца, цинка и фтора накапливается в подветренной части насаждения на подросте больше, по сравнению с хвоей древостоя. Рассчитанная потенциально возможная аккумуляция микроэлементов поверхностью хвои показала, что за вегетационный период поверхность 1 га хвои может перехватывать от 80 до 366 г микроэлементов в загрязненных массивах и 35 г в условно чистом контроле. Загрязнения поверхности хвои фтором превышают контроль в 2-16 раз, особенно на хвое подроста. Биофизические конструкции боров (разные по густоте и плотности древостои подветренных и наветренных сторон бора, наличие на опушках густого подлеска) определяют характер аккумуляции фтора в хвое насаждений. В хвое как опушечных, так и отдельно стоящих сосен в массивах Березовском и Есаульском накапливается фтора от 7,7 до 21,3 мг/кг сух. массы. В среднем в хвое содержится в 5-11 раз больше фтора техногенного происхождения по сравнению с чистыми насаждениями Юксеев-ского бора (таблица).
Разработанные регрессионные модели показывают, что на накопление фтора и пыли влияют средние высота, диаметр и полнота древостоя. F = 2,76 + 0,06^А - сосновый древостой, F = 49,58 - 0,42^ - 0,32^ - березняки, где F - концентрация фтора в хвое, мг/кг сух. массы, А - возраст древостоя, лет, D - диаметр, см, P - полнота. Для данных уравнений коэффициент детерминации составляет 0,48 - 0,58 на 95% уровне значимости, что говорит о наличии тесной связи параметров, входящих в уравнение.
Таблица - Среднее содержание общего фтора в разновозрастной хвое в ис-
следуемых сосновых насаждениях
Насаждение, расстояние от г. Красноярска Среднее содержание общего фтора, мг/кг сух. массы
Березовский бор, 10 3,7-4,0
Есаульский бор, 30 4,1-11,3
Юксеевский бор, 100 (фон) 0,7-1,0
Известно, что более чем тридцатипятилетняя промышленная деятельность красноярского алюминиевого завода повлияла на загрязнение почв города и его пригородной зоны. Прослеживается четкая зависимость накопления водорастворимого фтора в лесных почвах, в зависимости от удаления от города и основного источника выделения фтора - КрАЗа.
Выявлено, что содержания фтора в лесных почвах в Березовском бору составляет 2,5 ПДК, в Есаульском бору - 2,1 ПДК, что значительно больше в сравнении с фоновой территорией - Погорельский бор - 0,2 ПДК, (1,6 мг/кг) и чистым фоном - Юксеевский бор - 0,1 ПДК.
Как правило, в зоне влияния крупных промышленных центров интенсивная техногенная нагрузка в пригородных лесах сочетается с рекреационной. Такое сочетание приводит к двойному негативному воздействию и неизбежно подавляет жизнедеятельность лесных экосистем, что нередко приводит к появлению различных стадий дигрессии. Обследованные нами сосняки и березняки находятся в зоне с высокой посещаемостью и характеризуются Ш и 1У стадиями дигрессии, при которых проявляются трансформация травяного покрова и смена типа леса. Самые высокие нагрузки присущи насаждениям Березовского бора, где суммарная площадь троп и вытоптанных участков достигает 75% и более. Средние рекреационные нагрузки отмечены в Есаульском бору и минимальные (следы) - на фоновой территории.
Таким образом, установленные в сосновых и березовых насаждениях пригородной зоны г. Красноярска техногенные и рекреационные нагрузки достигают критических уровней. Состояние эдифицирующего компонента - древостоя отличается значительной ослабленностью, особенно в сосняках с высоким уровнем действия антропогенных факторов. Подрост в насаждениях немногочисленный, является неблагонадежным и не в состоянии обеспечить процесс естественного лесовозобновления [Татаринцев, Скрипальщикова, 2003]. Мощное техногенное и рекреационное воздействие вызывает снижение продукционного процесса и ослабление средообразующих и средозащитных функций пригородных лесов.
Полученные уравнения многофакторной регрессии показывают тесную взаимосвязь биометрических, лесоводственных характеристик и техногенных нагрузок, посредством включенных в них переменных, и могут быть использованы в экспертных прогнозных оценках экологического состояния компонентов сосновых насаждений Красноярской лесостепи, продуцирующих в условиях синергизма техногенного и рекреационного воздействия.
Рисунок - Зоны техногенного загрязнения г. Красноярска и его пригородных насаждений. □ - мониторинговые пробные площади в сосновых насаждениях, А -мониторинговые пробные площади в березовых насаждениях. Основные источники загрязнения: 1 - Красноярский алюминиевый завод; 2 -целлюлозно-бумажный комбинат, завод «Химволокно», КрасТЭЦ; 3 - ТЭЦ-2, цементный и химико-механический заводы
Литература
1. О состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2006 году: Государственный доклад. Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Красноярскому краю. -Красноярск, 2007. -232 с.
2. Скрипальщикова Л.Н., Харук В.И., Зубарева О.Н., Перевозникова В.Д., Грешилова Н.В.Экологический мониторинг техногенных ландшафтов на основе наземных и дистанционных данных. // География и природные ресурсы. -2002.- № 3. -С. 31-34.
3. Татаринцев А.И., Скрипальщикова Л.Н. Сосновые фитоценозы в зоне многолетнего воздействия антропогенных нагрузок // География и природные ресурсы. -2003. -№ 3. -С. 53-57.
