CC BY
14
Нацшмальмий лкотехшчний унiвeрcитeт УкраТми
2. ЕКОЛОГ1Я ДОВК1ЛЛЯ
УДК 630*182.59 Ст. наук. ствроб. Ю.С. Шпаpuк, канд. с.-г. наук -
УкрНДЫрлк; ст. наук. ствроб. P.M. Bimep, канд. с.-г. наук -Пршарштсьтй НУ ím. Васшя Сmефанuка, м. 1вано-Франк1вськ
ВПЛИВ TEXHOrEHHÏÏX ЕМ1С1Й НА СТАН Л1ШВИХ EKOCTCTEM ЗАXIДHOГO ЛIСOСТЕПУ
Висвiтленo pезyльтати мoнiтopингoвиx дoслiджень з oцiнювання впливу аеpo-теxнoгеннoгo забpyднення на стан л^вия: екoсистем Заxiднoгo Лiсoстепy. Оган o^ нoвниx лiсoтвipниx пopiд (дyба звичайнoгo, бyка лiсoвoгo, гpаба) б^ Бypmтинськoï електpoстанцiï ripmnM за сеpеднiй y pегioнi. ^н^траци важкиx металiв y лiсoвиx rpyнтаx, пiдстилцi, листаж та тpаваx вищi за фoнoвi.
Kлючoвi слова: лiсoвий мoнiтopинг, ду6, 6ук, дефoлiацiя, деxpoмацiя, пomкo-дження, забpyднення, важкi метали.
Пpoгpесyючий антpoпoгенний вплив на навкoлишнe сеpедoвище у дpy-гiй пoлoвинi ХХ ст. зyмoвив негативнi змiни в л^вж екoсистемаx: пoгipшен-ня бiopiзнoманiття, спpoщення стpyктypи дендpoценoзiв, зниження ïx opo^yx-тивнoстi, пoгipшення санiтаpнoгo стану i ïx pепpoдyктивниx фyнкцiй, та rnrni негативнi аспекти щoдo лiсoвиx е^^стем. Оснoвним негативним фактopoм такoгo впливу бyлo визначене аеpoтеxнoгенне забpyднення [1-3]. З oKra,ay на це, у 1985 p. бyлo yxваленo Miжнаpoднy Cпiльнy Пpoгpамy з oцiнки i мoнiтo-pингy впливу пoвiтpянoгo забpyднення на лiси (ICP-Forest) [4]. У 1986 p. Cвpo-пейський ^юз pатифiкyвав "Пpoгpамy заxистy лiсiв вщ атмoсфеpнoгo забpyд-нення" [5]. У в^шент пpoблем пoгipшення стану лiсiв чiльне мiсце займають мoнiтopингoвi дoслiдження. Результати дoслiджень з пpoгpами ICP-Forest зас-вiдчyють пoгipшення в Cвpoпi впpoдoвж oстаннix poкiв стану найбшьш шши-pениx шиpoкoлистяниx деpевниx видiв - бука i дуба [6]. В oкpемиx пyблiкацiяx наведеш pезyльтати мoнiтopингoвиx дoслiджень лiсiв, здшсненж у ^p^TC^ кoмy pегioнi за методигаю ICP Forest [V, 8], пpoте сучасний стан лiсiв на теpи-тopiï Заxiднoгo Лiсoстепy пoтpебye бiльш детальнoгo аналiзy з метою всташв-лення пpичин йoгo пoгipшення. За даними лiтеpатypи, ефективними шдикато-pами теxнoгеннoгo забpyднення лiсiв e важкi метали [9], тoмy актуальним зав-данням e встанoвлення ïx вмюту в oснoвниx кoмпoнентаx л^вж екoсистем.
Meтoдикa прoвeдeння дocлiджeнь. Об'ектами дoслiджень були ay6o-вi i бyкoвi лiсoстани Галицькoгo нацioнальнoгo пpиpoднoгo паpкy i ДП "Pora-тинське л^ве гoспoдаpствo", poзташoванi на теpитopiï Заxiднoгo Лiсoстепy. Вивчення стану л^вж екoсистем пpoведенo на пoстiйниx пунктак спoстеpе-жень (nnC) лoкальнoгo мoнiтopингy, закладениx за метoдиками пpoгpами ICP-Forest та мoнiтopингy лiсiв I-гo piвня Укpаïни [4, V, 10]. У всix oблiкoвиx деpев визначали таю шказники: пеpиметp стoвбypа на вишт 1,3 м; клас Kpафта; кшьюсть сyxиx сyчкiв; стyпiнь плoдoнoшення; дефoлiацiю веpшини; дефoлiацiю i деxpoмацiю всieï кpoни; вiдзначали наявнi види шш^джень i ïx iнтенсивнiсть. Kлас шшгадження деpевoстанy встанoвлювали за класами де-фoлiацiï i деxpoмацiï\ На nnC вщб^али зpазки снiгy, лiсoвoï шдстилки,
Грунту, листюв i трав'яних рослин. Вмют важких меташв у них визначали методом атомно-емюшно1" спектроскопи в шдуктивно зв,язанiй плазмi на прила-дi Plasmaqant-110. Вiдноcнa похибка вимiрювaння становила 10 %. Для xiMi-ко-анал^ичних вимiрювaнь важких мeтaлiв використано таю стандарти: пре-парати фiзико-хiмiчного шституту iM. А.В. Богацького АН Украши та фiрми "Merck". Похибки визначень ощнено за вiдповiдними нормативами [11]. Кар-тогрaфiчнa iнформaцiя опрацьована у формат програми Mapinfo.
Результати та обговорення. За результатами дослщжень на мереж локального монiторингу (13 1111С) в зонi викидiв Бурштинсько1 теплово1 електрос-танцн (дaлi - Бурштинська ТЕС) встановлено характеристики стану лiciв (табл. 1). Так, кшьюсть сухих cучкiв коливаеться вiд 8,9 % на ППС-9Б до 23,1 % на ППС-4Б, за середнього значення 15,4 %. Плодоношення в перюд спостере-жень (серпень) було практично вщсутне або дуже слабке. Максимальну дефоль aцiю вершини i вciеi крони зaфiкcовaно на ППС-4Б - вiдповiдно 29,0 i 39,6 %, а мiнiмaльнi показники встановлено на ППС-1Б - 11,7 i 7,1 %. У середньому, де-фолiaцiя вершини становить 19,8 % i клacифiкуетьcя за вiдповiдною шкалою як слабка, а загальна дeфолiaцiя досягае 27,8 % i е середньою. Тiльки на ППС-1Б дeфолiaцiя оцiнюетьcя як вiдcутня, на 4 об'ектах - слабка, а на 8 - середня. Найбшьша дeфолiaцiя (30-40 %) характерна для дубових люосташв.
Табл. 1. Основш показники стану деревосташв на ППСлокального мошторингу
и cö V cö 1— \0 о4 и Дефол1ащя, % о
с с а tu о К Переважаю порода & е ft е С а р « о а л 1 о • ^ £ С Плодоноше ня, бал вершини загальна Дехромащя, % Клас пошк дження
1Б Бкл 112,2 1,1 9,6 1,3 11,7 7,1 4,6 0,4
2Б Дз 83,8 1,9 9,7 1,2 16,8 23,7 19,3 1,3
3Б Дз 70,4 1,6 17,5 0,5 21,2 29,7 24,6 1,8
4Б Дз 70,9 1,8 23,1 0,4 29,0 39,6 38,9 2,9
5Б Дз 96,7 1,4 20,4 0,1 24,8 33,7 31,9 2,7
6Б Дз 84,5 1,7 19,5 0,6 23,6 32,2 29,5 2,7
7Б Дз 78,4 1,9 21,6 0,6 20,8 30,0 22,3 1,9
8Б Дз 75,2 1,5 15,8 0,4 23,2 34,6 26,8 2,6
9Б Дз 88,8 1,6 8,9 0,1 22,9 35,8 27,5 2,7
10Б Бкл 99,1 1,2 14,8 0,6 17,7 26,0 17,7 1,8
11Б Бкл 86,9 2,0 9,4 0,3 16,3 23,4 20,8 1,4
12Б Бкл 92,8 1,5 10,7 0,5 14,4 22,5 16,3 1,3
13Б Бкл 108,0 1,8 12,8 0,3 14,6 22,9 20,2 1,4
Сер. - 88,3 1,6 15,4 0,5 19,8 27,8 23,1 1,9
Дехромащя крони перебувае у широкому дiaпaзонi - вщ 4,6 % на ППС-1Б до 38,9 % на ППС-4Б. На одному ППС вона ощнюеться за шкалою як вщсутня, на 7 об'ектах - слабка, а на 5 - середня. У середньому, дехромащя досягае 23 % i класифшуеться як слабка. За комплексною ощнкою найпр-ший стан деревосташв на ППС-4Б i ППС-5Б, що шдтверджуеться значеннями класу пошкодження. Найнижчий клас пошкодження деревостану встановлено на ППС-1Б - 0,4. Середне значення цього показника у дослщжуваних
об'ектах становить 1,9, що свiдчить про середнш ступiнь пошкодження люос-танiв техногенними емiсiями.
Встановлено, що показники дефолiаци дуба звичайного, бука лiсового i граба в районi дослiджень перевищують середнi 11 значення в 1вано-Фран-кiвськiй обл. Так, середня дефолiацiя бука становить 23,5 % (середня в облас-тi - 12,4 %), граба - 24,4 % (17,2 %), дуба - 32,4 % (24,6 %) (рис. 1). Як свщ-чать наведенi даш, середнiй показник дефолiацil бука нижчий порiвняно з дубом в 1,4 раза. Однак, рiвень дефолiацil дослiджуваних букових лiсостанiв у два рази вищий, нiж гiрських букових лiсiв Карпат [12, 13]. Зазначимо, що з вщдалешстю вiд основного джерела викидiв (Бурштинська ТЕС) показник дефолiацil лiсiв дещо зменшуеться.
бук граб дуб
Рис. 1. Середт показники стану основних лiсотвiрних порiд
Дехромащя люосташв за аналопею з дефолiацiею також перевищуе фоновi показники. Так, дехромащя дуба звичайного в середньому становить 27,6 % (середня в област - 19 %). У бука люового щ показники становлять вщповщно 15,9 i 7 %, у граба - 19,6 i 11 %. Дехромацiя бука в 1,7 раза нижча, шж у дуба. Просторовий розподш характеристик дехромаци на територи дос-лщжень подiбний до розподiлу дефолiацil: зони максимально! дехромаци (до 40 %) розташоваш на вщсташ 5-20 км вщ Бурштинсько! ТЕС, переважно в напрямку домшуючих вiтрiв i характеры для дубових деревостанiв.
Кiлькiсть сухих сучюв у кронах дерев е одним iз показникiв стану ль сiв у системi монiторингу. Найвищий вiдсоток сухих сучкiв виявлено у дуба - 17,1 % (середне значення по област - 15 %). У бука щ показники дорiв-нюють вiдповiдно 11,5 i 6 %, у граба - 12,9 i 8 %. Кшьюсть сухих сучкiв у бука в 1,5 раза менша порiвняно з дубом. Середнiй клас пошкодження букових деревостанiв становить 1,3, грабових - 1,7, а дубових - 2,3 (в 1,8 раза вищий за буковi люи). Таким чином, бук люовий, порiвняно з дубом звичайним та грабом, вщзначаеться найнижчими показниками дефолiацil, дехромаци та кшькост сухих сучкiв, що е св^енням його вищо! стiйкостi до негативного впливу техногенних емiсiй в умовах Захщного лiсостепу.
Аналiз забруднення компонента лiсових екосистем важкими метала-ми виконано на основi порiвняння 1х концентрацiй з фоновими концентращ-ями в Iвано-Франкiвськiй обл. (табл. 2).
Табл. 2. Концентраци важкихметалiву компонентахл'шових екосистем, мкг/г
Х1м1ч-ний еле-мент Вм1ст елеменив у компонентах лшовнх екосистем, мкг/г
грунт лшова тдстилка листки дуба осока волосиста
фон середне для 13 ППС фон середне для 13 ППС фон середне для 13 ППС фон середне для 13 ППС
А1 2530 2762 840 1000 94 120 67 95
В 3,5 4,0 13,6 16 18,4 25 7,3 13
Ва 51 40,7 305 330 195 240 32 29
Сё 0,14 0,3 0,4 1,9 0,5 1,3 0,1 0,15
Се 4,0 15,7 - - - - - -
Со 1,6 4,3 0,25 0,72 0,2 1,3 0,01 0,025
Сг 1,2 1,9 7,9 10 6,4 10 - -
Си 2,8 5,3 8,4 21 3,5 14 4,2 13
Бе 2923 6578 4620 6700 820 790 56 120
Ьа 0,5 7,0 - - - - - -
Mg 169 168 1250 1400 1730 2200 2100 2400
Мп 161 634 240 630 170 330 124 570
Мо 3,7 2,9 1,4 1,3 0,5 1,1 - -
N1 1,1 4,6 20 82 17 45 - -
РЬ 8,3 17,2 1,8 9,2 3,2 12 2,1 5,9
Бг 2,4 11 4,2 22 5,6 45 12,8 29
Т1 0,9 7,8 3,5 39 0,4 5,2 1,1 3,2
V 2,2 5,8 8,3 76 45 180 6,2 21
гп 1,1 12,9 5,7 46 4,1 38 14,7 78
Всього у люових грунтах виявлено 19 важких металiв, у люовш шд-стилщ i в листках дуба - по 17, у трав'яному вкритт - 14. У вщбраних зраз-ках грунту перевищення фонових концентрацiй встановлено для 16 iз 19 виз-начених елеменпв - за винятком Ва, М^ i Мо. У люовш пiдстилцi i листках дуба таке перевищення вщзначено для 16 з 17 елеменпв, а в осощ волосис-тiй - для 13 з 14 елеменпв. У грунт концентрацiя Сг, Си, Сё, Бе, РЬ, V бiльша вiд фонового рiвня забруднення у 1,5-2,5 разiв, Се, Мп, N1, Бг - у 4-4,5, Т1 - у 9, гп - у 12, Ьа - у 14 разiв. У лiсовiй пiдстилцi вмiст Бе в 1,5 раза перевищуе фоновий рiвень, Си, Мп, Со - у 2,5-3, N1, РЬ, Сё, Бг - у 4-5, гп у 8, V - у 9, Т1 - в 11 разiв. Варто зазначити, що у люовш пiдстилцi концентрацiя бшь-шост важких металiв е вищою порiвняно з грунтами: Бг - у 2 рази, В, Си - у 4, Сг, Т1 - у 5, Сё - у 6, Ва, Mg - у 8, V - у 13, N1 - у 18 разiв. Концентраци Бе i Мп е подiбними, а концентращя А1, Со, Мо, РЬ бшьша у грунтах. У листках дуба вмют Бг, гп i Т1 бiльший вщ фонового рiвня вiдповiдно у 8, 9 i 13 разiв. У трав'яному вкритп перевищення фонових концентрацш менш iстотне (в 1,4-5,3 разiв), а максимуми перевищень характернi для гп, Мп i V.
Забруднення сшгу важкими металами визначалося за сезонним об'емом випадшь певних хiмiчних елементiв на поверхню снiгу тд наметом деревостану. На основi виконаних розрахунюв здiйснювали картування заб-
руднень за кожним елементом, прикладi мiддю (рис. 2).
а отримаш результати прошюстроваш на
Рiвень забруднення снiгу всь ма важкими металами поблизу Бур-штинсько! ТЕС перевищуе фоновий рiвень в Iвано-Франкiвськiй обл. У зразках сшгу найвищi концентраци встановлено для М, Zn, Mo, V i Pb. Максимальнi концентраци шдикато-рiв вугшьно! золи (V, Mo, Т^ Zn) за-фiксовано на вщсташ 5-25 км вiд Бурштинсько! ТЕС, а !х просторовий розподiл переважно зб^аеться з нап-рямками переважаючих вiтрiв: тв-нiчно-захiдним i швденно-схщним.
Висновки. Результати досль джень на об'ектах локального мош-торингу навколо Бурштинсько! ТЕС засвiдчують, що техногенш емюи негативно впливають на стан люо-вих екосистем у регюш Захiдного Лiсостепу. Показники дефолiаци,
Рис. 2. Забруднення сшгу лиддю на дехромаци, класу пошкодження, об'ектах мошторингу лiсiв юлькосп сухих сучюв основних ль
(на картI об'екти мошторингу позначено сотвiрних порiд у райош досль щочками) джень вишд вiд середнiх показникiв
по 1вано-Франювськш областi, але ще не е критичними. За основними показ-никами бук лiсовий вiдзначаеться вищою стшюстю до техногенних емiсiй, порiвняно з дубом звичайним i грабом, а найпрший стан виявлено у дуба.
Викиди Бурштинсько! ТЕС зумовлюють забруднення важкими металами вЫх структурних компонеилв лiсових екосистем навколо електростан-ци. За даними полiелементного аналiзу, найбiльшу кiлькiсть елементiв важ-ких металiв виявлено у люових грунтах. Максимальнi перевищення фонових концентрацш спостерiгаються у грунтах i люовш пiдстилцi. Вмiст бiльшостi важких металiв у лiсовiй пiдстилцi вищий, шж у грунтах. У грунтах найбшь-шi перевищення фонового рiвня забруднення встановлено для La, Ti, Zn, у ль совiй пiдстилцi - для Т^ V, Zn, в асимшяцшному апаратi дуба - Т^ Zn, Бг, у трав'яному вкритт - Zn, Мп i V.
Максимальш концентраци iндикаторiв вугшьно! золи зафжсовано в снiгу та в структурних елементах люових екосистем на вщсташ 5-25 км вщ Бурштинсько! ТЕС, а !х просторовий розподш переважно збiгаеться з нап-рямками переважаючих вiтрiв: пiвнiчно-захiдним i твденно-схщним. З метою об'ективно! ощнки стану та рiвнiв забруднення люових екосистем Захщ-ного Лiсостепу необхщно продовжувати дослiдження на мережi мошторингу лiсiв. Це дасть змогу попередити рiзке погiршення !х стану i запланувати вщ-повiднi лiсiвничi заходи.
Лггература
1. Royal Ministry for Foreign Affairs; Royal Ministry of Agriculture (Eds.) (1971). Air pollution across national boundaries. The impact of sulphur in air and precipitation, Sweden's case study for the United Nationas conference on the Haman environment. - Stockholm, 96 p.
2. Smith W.H. (1981). Air pollution and Forests. Interaction between air contaminants and forest Ecosystems. - New-York, Heidelberg, Berlin, 56 р.
3. UN/ECE (1979). Convention on long-range transboundary air pollution. - Geneva.
4. ICP (ed.) (1985). Manual on the methodologies for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Programme Coordinating Centres east and west of the international cooperative programme on assessment and monitoring of air pollution effects on forests. 92 pp.
5. EC (1986). Concil Regulation (EEC) No. 3528/86. On the Protection of forests in the Community Against Atmospheric. Brussels. Official Journal of the European Communites No. L 362/2.21 November 1986- 24 p.
6. Forest Condition in Europe / 1998 Executive Report - Geneva & Brussels, 1998. - 37 p.
7. Приходько Н.Н. Особенности организации мониторинга лесных экосистем в регионе Карпат и прилегающих территорий / Н.Н. Приходько, П.Д. Маркив // Лесное хозяйство. -1996. - № 3. - С. 51-52.
8. Шпарик Ю.С. Мошторинг люв Украшських Карпат / Ю.С. Шпарик // Науковий вю-ник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Сер.: Лювницью дослщження в Укра1'т. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 2002. - Вип. 12.4. - С. 158-166.
9. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - Л. : Аг-ропромиздат, 1986. - С. 57-58.
10. Методичш рекомендацп з мошторингу люв Украши I рiвня / за ред. канд. с.-г. наук 1.Ф. Букша. - Харюв : Вид-во УкрНД1ЛГА, 2001. - 34 с.
11. Методические рекомендации по обследованию и картированию почвенного покрова по уровням загрязненности промышленными выбросами // Утверждено Учен. советом Инта почвоведения им. В.В. Докучаева 10.05.84 (протокол № 12). - М. : ВАСХНИЛ, 1987. - 26 с.
12. Дати ощнку динамiчних змш тд впливом антропогенних i техногенних факторiв на основi мошторингових дослщжень в люах регюну Карпат: Зв^ про НДР з теми № 24 (заключ-ний) // Украшський науково-дослщний ш-т прського лювництва, № ДР 0100U001489; Обл. № 0203U002567. - 1вано-Франювськ, 2002. - 177 с.
13. Мошторинг букових прашав Карпатського бюсферного заповщника / Ю.С. Шпарик, A. Бюрп, Б. Коммармот та ш. // Розвиток заповщно'1 справи i формування Пан'европей-сько'1 еколопчно'1 мережi : зб. наук. праць. - Раив, 2008. - С. 468-472.
Шпарык Ю.С., Витер Р.М. Влияние техногенных эмиссий на состояние лесных экосистем Западной Лесостепи
Изложены результаты мониторинговых исследований по оценке влияния аэротехногенного загрязнения на состояние лесных экосистем Западной Лесостепи. Состояние главных лесообразующих пород (дуба обыкновенного, бука лесного, граба) вокруг Бурштынской ТЭС хуже среднего в регионе. Концентрации тяжёлых металлов в лесных почвах, подстилке, листьях и травах више фоновых.
Ключевые слова: лесной мониторинг, дуб, бук, дефолиация, дехромация, повреждения, загрязнение, тяжёлые металлы.
Shparyk Yu.S., Viter R.M. Impact of technogenic emissions on the forest ecosystems condition of Ukrainian Western Foreststeppe region
This article reviews the monitoring studies results on impact evaluation of aero-technogenic pollution on forest ecosystems condition of Ukrainian Western Foreststeppe region. Conditions of main forest species (oak, beech, hornbeam) near Burshtyns'ka power station are worse than average in the region. Concentration of heavy metals in forest soils, litter, leaves and grasses above the regional background.
Keywords: forest monitoring, oak, beech, defoliation, decolouration, damages, pollution, heavy metals. _
