Оценка воздействия выбросов силикатного производства на сосновые экосистемы Среднего Поволжья - Автореферат

Актуальность работы обусловлена необходимостью познания закономерностей изменения структурно-функциональной организации экосистем под воздействием усиливающегося с каждым годом техногенного загрязнения окружающей среды, совершенствования методического обеспечения системы экологического мониторинга, научного обоснования хозяйственных мероприятий по снижению последствий негативного влияния промышленных выбросов на состояние наземных экосистем и их отдельных компонентов. Цель: проведение комплексного экологического исследования с оценкой влияния длительного загрязнения среды аэротехногенными выбросами представительного силикатного производства на состояние сосновых экосистем Среднего Поволжья и выявить закономерности изменения ее структурной организации. Оценить характер воздействия пылевых выбросов представительного силикатного производства на состояние, рост и восстановительный потенциал ценопопуляций сосны, произрастающих на рыхло-песчаных дерново-слабоподзолистых почвах Среднего Поволжья. Воздействие щелочного загрязнения приводит к существенному изменению структурной организации подпологовой растительности и почвенных беспозвоночных по сравнению с фоновым уровнем, отрицательно оно повлияло на лихенофлору, которая в районе действия силикатного производства практически отсутствует на расстоянии 350-400 м от него, но не сказалось существенным образом на состоянии ценопопуляции сосны и величине годичного прироста деревьев, произрастающих на техногенных почвах. Впервые для Республики Марий Эл и Среднего Поволжья проведены комплексные экологические исследования с оценкой влияния длительного загрязнения среды аэральными выбросами представительного силикатного производства на состояние сосновых экосистем, произрастающих на рыхло-песчаных дерново-слабоподзолистых почвах.В данном биотопе на разном удалении от источника загрязнения было заложено девять учетных лент на расстоянии от 80 до 1500 м, на которых проведена оценка массы и состава пылевых выбросов, физико-химических параметров органоминерального горизонта и почвы, зольного состава древесины, коры и хвои деревьев сосны обыкновенной, состояния древостоя, структурной организации подпологовой растительности и почвенной мезофауны. Учетные ленты были объединены в четыре зоны по степени их загрязнения: 1 - зона максимального загрязнения (80-130 м от источника загрязнения), 2 - зона умеренного загрязнения (190-280 м), 3 - зона слабового загрязнения (340-390 м) и фоновый участок (1500 м). Основным загрязняющим среду элементом является, исходя из специфики производства, кальций, содержание которого в образцах хлопчатобумажной ткани, провисевших на стволах деревьев на расстоянии 80 м от источника загрязнения в 172,5 раза выше, чем на фоновом участке (табл. Общая масса органоминерального горизонта, содержание в ней органических веществ (потери при прокаливании) и загрязняющих веществ изменяются по градиенту загрязнения куполообразно с максимумом на расстоянии 190 м от источника загрязнения, зольность же ее, значение РН и содержание многих зольных элементов неуклонно снижаются по мере удаления от источника загрязнения (табл. Результаты исследований свидетельствуют о том, что известковое загрязнение отражается в общем-то положительно на процессе естественного возобновления сосны: в зоне максимального известкового загрязнения, несмотря на высокую полноту древостоя, наблюдается большая численность всходов, которая по мере удаления от источника загрязнения постепенно уменьшается (исключением является учетная лента на расстоянии 390 м от источника загрязнения, примыкающая к ЛЭП и имеющая наименьшую полноту).В пылевых выбросах представительного силикатного производства присутствует большой набор компонентов, основными из которых являются кальций и стронций. Ареал распространения большинства поллютантов небольшой: стабилизация объема выпадающей пыли и массы большинства входящих в ее состав химических элементов происходит на расстоянии 400-700 м от источника загрязнения. Данной закономерности не подчиняются только марганец и никель, концентрация которых наиболее велика на расстоянии 280-340 м от источника загрязнения. Щелочные выбросы способствовали в сосновых экосистемах нейтрализации среды, повышению водопоглотительной способности и улучшению лесорастительных свойств рыхло-песчаных дерново-слабоподзолистых почвах Среднего Поволжья образованием нового дерново-карбонатного техногенного горизонта. На загрязненной территории изменился химический состав коры и древесины, а особенно хвои деревьев сосны.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. В пылевых выбросах представительного силикатного производства присутствует большой набор компонентов, основными из которых являются кальций и стронций. Ареал распространения большинства поллютантов небольшой: стабилизация объема выпадающей пыли и массы большинства входящих в ее состав химических элементов происходит на расстоянии 400-700 м от источника загрязнения. Данной закономерности не подчиняются только марганец и никель, концентрация которых наиболее велика на расстоянии 280-340 м от источника загрязнения.

2. Щелочные выбросы способствовали в сосновых экосистемах нейтрализации среды, повышению водопоглотительной способности и улучшению лесорастительных свойств рыхло-песчаных дерново-слабоподзолистых почвах Среднего Поволжья образованием нового дерново-карбонатного техногенного горизонта.

3. На загрязненной территории изменился химический состав коры и древесины, а особенно хвои деревьев сосны. Содержание в древесине золы и большинства зольных элементов значительно ниже, чем в хвое и коре. Исключением являются лишь стронций и кадмий, которых в древесине содержится больше, чем в хвое. В древесине, по сравнению с корой, больше содержится калия и цинка. Наиболее значительно повысилась в хвое, по сравнению с фоновым уровнем, концентрация стронция, кальция и кадмия. Вблизи источника загрязнения повышено также содержание в хвое железа, цинка и свинца.

4. Повышенное содержание в почве кальция и стронция вблизи источника загрязнения приводит к резкому снижению концентрации в хвое, коре и древесине марганца, который является, исходя из этого, хорошим индикатором известкового загрязнения среды. Лучшими индикаторными способностями по оценке ответных реакций деревьев на загрязнение окружающей среды обладает хвоя деревьев, однако для оценки химического состава выбросов пыли и ареала их распространения лучше всего использовать полотна хлопчатобумажной ткани, которыми обвязывают стволы деревьев на высоте 2,5-3 м.

5. Загрязнение среды выбросами силикатного производства привело, в целом, увеличению обилия и видового разнообразия травяно-кустарникового яруса, бриофлоры и почвенных беспозвоночных по сравнению с фоновым уровнем. Крайне негативно повлияли щелочные выбросы на лихенофлору, которая в районе действия силикатного производства практически отсутствует на расстоянии 350-400 м от него. На стволах деревьев сосны вместо исчезнувших лишайников появляется водоросль Trentepohlia sp., а на почве и валеже - колонии цианобактерий Nostoc sp.

6. Весьма значительным фактором варьирования обилия многих видов растений и беспозвоночных являются погодные условия, которые часто перекрывают воздействие известкового загрязнения. Существенное влияние на численность беспозвоночных оказывает также число мест для их укрытия и выведения потомства, зависящее от структуры подпологовой растительности и наличия крупных деревьев.

7. Пылевые выбросы представительного силикатного производства привели к существенному изменению таксономического и типологического разнообразия подпологовой растительности и комплекса почвенной мезофауны на загрязненной территории по сравнению с фоновым уровнем, что свидетельствует о негативном воздействии данного загрязнения. Однако, известковое загрязнение не сказались существенным образом на состоянии эдификатора, его способности к росту и самовосстановлению, что свидетельствует о приспособительной реакции сосновых экосистем к подщелачиванию окружающей среды.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: 1. Майшанова М.И., Демаков Ю.П., Матвеев В.А., Ковалев А.В. Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на фауну клопов и жуков соснового биогеоценоза // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского - 2011. - № 25 - С. 386-394.

2. Майшанова М.И., Краснобаев Ю.П., Демаков Ю.П., Чемерис А.Н. Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на фауну паукообразных соснового биогеоценоза // Известия Самарского научного центра РАН. - 2012. - Т. 14 - № 1 - С. 112-119.

3. Майшанова М.И., Богданов Г.А., Демаков Ю.П. Влияние выбросов силикатного завода на брио- и лихенофлору соснового биогеоценоза // Естественные науки. - 2012. - № 3 (40) - С. 66-73.

4. Майшанова М.И. Стойко Т.Г., Демаков Ю.П. Влияние длительного известкового загрязнения на сообщество моллюсков соснового биогеоценоза // Вестник Волжского ун-та им. В.Н. Татищева. - 2012. - № 1 (9) - С. 215-224.

5. Майшанова М.И., Богданов Г.А., Демаков Ю.П. Влияние аэральных выбросов силикатного производства на травяно-кустарниковый ярус соснового биогеоценоза // Вестник Волжского ун-та им. В.Н. Татищева. - 2012. - № 2 - С. 136-142.

6. Демаков Ю.П., Майшанова М.И., Швецов С. М., Исаев А.В., Митякова И.И. Влияние длительного воздействия выбросов завода силикатного кирпича на подстилку и почву соснового биогеоценоза // Вестник Волжского ун-та им. В.Н. Татищева. - 2012. - № 4 (13). - С. 46-58.

7. Демаков Ю.П., Швецов С. М., Майшанова М.И. Изменение зольного состава хвои, коры и древесины сосны в зоне выбросов завода силикатного кирпича // Вестник ПГТУ. Серия "Лес. Экология. Природопользование" - 2012. - № 1 - С. 85-95.

Статьи и тезисы в сборниках научных трудов: 8. Майшанова М.И. Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на наземных членистоногих соснового биогеоценоза // Лесное хозяйство России: состояние, проблемы, перспективы инновационного развития: матер. Всерос. науч. -практич. конф., посвященной 85-летию Восточно-европейской лесной опытной станции. - Казань: РИЦ, 2011. С. 110-116.

9. Майшанова М.И. Изменение фауны пауков под воздействием выбросов завода силикатного кирпича // Исследования, технологии, инновации: Сб. статей проф. -препод. состава, доктор., асп. и студ. по итогам науч. -технич. конф. МАРГТУ в 2011 г. - Йошкар-Ола: МАРГТУ, 2011. С. 18-21.

10. Демаков, Ю.П., Майшанова М.И., Швецов С.М. Использование метода тканевой абсорбции для оценки аэральных выпадений пыли // Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в 21 веке: сб. науч. тр. по материалам международной заоч. науч. -практ. конф. Тамбов, 2012. Ч. 2. С. 53-55.

11. Майшанова М.И. Влияние известкового загрязнения на численность почвенных клещей соснового биогеоценоза // Материали за VIII Международна научна практична конференции "Найновите научни постижения - 2012" 17-25 март 2012 година: Екология, география и геология. - София, 2012 - Т.29. - С. 53-56.

12. Майшанова М.И., Богданов Г.А. Влияние длительного известкового загрязнения на брио- и лихенофлору соснового биогеоценоза // Материалы IX международ. научно-практич. конф. "Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики": Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды. - Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева, 2012. - С. 128-135.

13. Демаков Ю.П., Майшанова М.И. Влияние длительного известкового загрязнения на почву соснового биогеоценоза // Materialy VIII Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji "Nauka: teoria i praktyka - 2012". - Przemysl, 2012. Vol. 9: "Ekologia. Rolnictwo. Weterynaria". S. 3-7.

14. Майшанова М.И., Демаков Ю.П. Состояние соснового древостоя в зоне выбросов завода силикатного кирпича // Materiaiy VIII mezinarodni vedecko - prakticka conference "Aktualni vymozenosti vedy - 2012". - Praha: "Education and Science", 2012. Dil.18: "Ekologie. Zemedelstvi". S. 40-44.

15. Демаков Ю.П., Майшанова М.И. Влияние длительного известкового загрязнения на прирост сосны обыкновенной // Materialy VIII merinarodni vedecko-prakticka conference "Aplikovane vedecke novinky - 2012" - Praha, 2012. Dill 11: "Zemedelstvi. Zemepis a geologia. Ekologie". S. 67-70.

Размещено на .ru