38 МеТодиКа оПредеЛениЯ ЭКоЛоГиЧеСКиХ наГрУЗоК

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
2. Тарханов, С.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения. Диагностика состояния / С.Н. Тарханов,
Н.А. Прожерина, В.Н. Коновалов. – Екатеринбург:
Изд-во УрО РАН, 2004. – 333 с.
3. Коновалов, В.Н. Состояние ассимиляционного
аппарата сосны обыкновенной в условиях аэрального загрязнения / В.Н. Коновалов, С.Н. Тарханов, Е.Г. Костина // Лесоведение. – 2001. – № 6. –
С. 43–46.
4. Козубов, Г.М. Внутривидовое разнообразие сосны
обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Карелии и на
Кольском полуострове: Автореф. дис. … канд. с-х.
наук / Г.М. Козубов. – Л., 1962. – 20 с.
5. Внутривидовая изменчивость хвойных и изучение состояния лесорастительных сообществ в
условиях загрязнения атмосферы Северо-Двинского бассейна: Отчет о НИР (заключ.): Рук. С.Н.
Тарханов. № ГР 01.200.112255; Инв. № 02.2.006
6.
7.
8.
9.
10.
04913. – Архангельск: ИЭПС УрО РАН, 2005.
– 467 с.
Тарханов, С.Н. Формовое разнообразие хвойных
на Европейском Севере России / С.Н. Тарханов,
В.В. Коровин, Р.В. Щекалев // Вестник МГУЛ
– Лесной вестник. 2006. – № 5. – С. 89–95.
Шлык, А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / А.А. Шлык
// Биологические методы в физиологии растений.
– 1971. – С. 154–170.
Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков, Т.В. Карнаухов, Л.А. Паничкин и др. – М.:
Агропромиздат, 1990. – 271 c.
Бояркин, А.Н. Быстрый метод определения активности пероксидазы / А.Н. Бояркин // Биохимия.
– 1951. – Вып. 1. – № 4. – С. 352–357.
Мамаев, С.А. Формы внутривидовой изменчивости
древесных растений (на примере семейства Pinaceae
на Урале) / С.А. Мамаев. – М.: Наука, 1972. – 284 с.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
НАГРУЗОК ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Б.Е. БАЙГАЛИЕВ, проф., Казанский государственный технический университет
им. А.Н. Туполева, д-р техн. наук,
А.А. ШАЙХУТДИНОВА, Оренбургский государственный институт менеджмента,
канд. техн. наук
Г
ород является сложной экосистемой, которая включает ряд элементов: предприятия,
дороги, скверы, строения, атмосферу улицы,
прилегающие территории. Типичным представителем производственной среды выступает
предприятие, генерирующее примеси в атмосферу. Между предприятием и линией застройки располагается третий компонент улицы
– прилегающая территория, которая включает
все признаки квазиприродной среды: почву,
растения, животных, грунтовые воды, ландшафты, преобразованные в городские и измененные под действием техногенных факторов.
По ряду объективных причин прилегающая
зона выступает буферной емкостью между
предприятием и жилым комплексом, поглощая и рассеивая загрязняющие вещества. Поэтому при рассмотрении экосистемы «улица
промышленного города» требуется изучение
ряда процессов, происходящих в ней:
–оценка подсистемы «предприятие» в
качестве источника выбросов примесей в атмосферу улицы;
38
tot@tot.kstu-kai.ru
– исследование процессов распространения и осаждения примесей осадками из атмосферы улицы;
– интегральная и дифференциальная
оценка воздействия примесей на прилегающую территорию улицы [1, 4, 6].
Нас интересует существующий методический подход к дифференциальной и интегральной оценке воздействия на квазиприродную среду.
Первая схема дифференциальной
оценки экологической нагрузки на земную
поверхность реализуется при использовании
уравнения
Ni = mi/(Smt),
(1)
где Ni – абсолютная нагрузка отдельной i-ой
примеси, т/км2·сез;
mi – масса i-го загрязняющего вещества,
т;
Sm – площадь поверхности среза снежного покрова, км2;
t – количество дней от начала сохранения
снежного покрова.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Масса загрязняющего вещества определяется по формуле
mi = Сi Vоб,
(2)
где Сi – концентрация загрязняющего вещества, мг/л;
Vоб – общий объем пробы, взятой для исследования, л.
Экологическую нагрузку на почву необходимо представить через концентрационные характеристики промежуточных сред
(воздух и осадки)
Ni = Сср.i I,
(3)
где Сср.i – средняя концентрация i-ой примеси
в осадках, мг/л;
I – интенсивность осадков за сезон, мм.
Следовательно, экологическая нагрузка, оказываемая отдельной примесью на
почву, может быть представлена через характеристики промежуточных состояний системы, а уравнение (3) используется для ретроспективных и прогнозных оценок процессов
вымывания примеси осадками, при этом
эталонами должны служить нормированные
нагрузки [1–6].
Для того чтобы определить концентрации веществ, необходимо произвести отбор проб осадков в виде дождя в момент их
выпадения несколько раз за теплый период и
провести химический анализ каждой пробы.
Для проведения исследования нами были
отобраны пробы осадков на границе санитарно защитной зоны Кумертауской ТЭЦ
(г. Кумертау Республика Башкортостан) в
приоритетном северном направлении по
розе ветров и в фоновой (контрольной) точке на расстоянии 150 км от источника загрязнения (с. Кананикольское Зилаирский район
Республики Башкортостан), где в радиусе
100 км нет промышленных объектов и крупных населенных пунктов. В пробах было определено содержание взвешенных веществ,
сульфат-, гидросульфид-, гидрокарбонат-ионов и ионов аммония. В ходе эксперимента
использовались следующие методы: гравиметрический, титриметрический, фотоколориметрический. Расчет по существующей
методике проводится следующим образом.
Например, концентрация сульфат-ионов в
осадках 5 июня составила 5,10 мг/л, 7 июля
– 7,42 мг/л, 20 августа – 2,78 мг/л, далее оп-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010
ределяется среднее значение концентрации
за сезон
5,10 + 7, 42 + 2, 78
СSO 2− =
= 5,10 мг / л .
4
3
Расчет проводится по формуле 3 с использованием коэффициента 10-3 для перерасчета в т/км2·сез
NSO 2− = 5,10 × 405, 7 ×10−3 = 2, 07 т / км 2 ⋅ сез
4
Если же учитывать, что концентрация
5,10 мг/л была при интенсивности осадков 28
мм, 7,42 мг/л – при 12 мм, 2,78 мг/л – при 30
мм, то необходимо делать перерасчет концентрации сульфат-ионов на 1 мм осадков
5 июня
C1 = 5,10/28 = 0,18 мг/л на 1 мм,
7 июля
C2 = 7,42/12 = 0,62 мг/л на 1 мм,
20 августа C3 = 2,78/30 = 0,09 мг/л на 1 мм.
Далее необходимо усреднить концентрацию сульфат-ионов в 1 мм осадков
0,18 + 0, 62 + 0, 09
СSO 2− =
= 0,30 мг / л
4
3
и рассчитать экологическую нагрузку вещества за теплый период
NSO 2− = 0,30 × 405, 7 ×10−3 = 0,12 т / км 2 ⋅ сез ,
4
где 405,7 мм – общая интенсивность осадков
за теплый период года (за сезон).
Таким образом, получается, что при
перерасчете на 1 мм осадков значение экологической нагрузки в 17 раз меньше, чем при
расчете по существующей методике оценки.
Также были определены концентрации
остальных загрязняющих веществ в осадках
в виде дождя на территории, прилегающей
к Кумертауской ТЭЦ, и подсчитаны значения экологических нагрузок по существующей методике (Nм) и с учетом поправок (Nп)
(табл. 1).
Получили, что разница между значениями экологических нагрузок по действующей методике расчета и при расчете с учетом
поправок составляет 17 – 22 раза.
Согласно второй схеме оценки определяется суммарная нагрузка по совокупности
примесей
n
n
i =1
i =1
N сум = ∑ N i = ∑ Cср.i ⋅ I ,
(4)
где Nсум – абсолютная суммарная нагрузка на
почву всех примесей, выделяющихся
из атмосферного воздуха, т/км2·сез.
39
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 1
Значения экологических нагрузок загрязняющих веществ
Наименование
загрязняющего вещества
Взвешенные вещества при
влажном вымывании
Сульфат-ионы
Гидросульфид-ионы
Гидрокарбонат-ионы
Ионы аммония
Сумма
Значение фоновой нагрузки, т/км2·сез
Значение нагрузки у источника
выброса, т/км2·сез
с учетом
по методике
разница
поправок
по методике
с учетом
поправок
разница
3,56
0,17
21
51,16
2,51
20
0,17
0,28
25,52
0,90
30,43
0,01
0,014
1,29
0,04
1,52
17
19
20
22
20
2,07
1,88
124,01
4,76
183,88
0,12
0,09
6,98
0,24
9,94
17
21
18
20
19
Таблица 2
Критерии оценки качества территории по суммарным экологическим нагрузкам [2, 3]
Значение суммарной экологической
нагрузки, т/ км2·сез
0 – 50
50 – 100
100 – 200
> 200
Оценка воздействия по суммарным
экологическим нагрузкам осуществляется
согласно критериям, представленным в табл.
2 [1–3, 6].
Ранжирование территорий, согласно
данным табл. 2, показывает, что при расчете по действующей методике фоновая территория относится к зонам со сравнительно
чистой территорией, т.к. значение суммарной экологической нагрузки равно 30,43
т/ км2·сез и лежит в интервале 0 < Nсум < 50,
а в исследуемой точке у предприятия (183,88
т/ км2·сез) – к сильно загрязненным территориям (100 < Nсум < 200). Сильно загрязненные территории сопровождаются снижением
биоразнообразия, падением продуктивности
и упрощением структуры, замедлением круговорота биогенов. Тормозятся как продукционные, так и деструкционные процессы,
нарушается баланс между ними. Наблюдается вселение синантропных видов и видов,
приуроченных к открытым местообитаниям.
Однако на территории, прилегающей к Кумертауской ТЭЦ, регистрируется ухудшение
санитарного состояния деревьев, но плотность древостоя и его запас не изменяются.
Происходят изменения в травяно-кустарничковом ярусе (выпадают чувствительные виды
40
Характеристика территории
сравнительно чистая
умеренно загрязненная
сильно загрязненная
с превышением предельно допустимой нагрузки
лесного разнотравья). Замедлены процессы,
осуществляемые почвенными микроорганизмами. Незначительно увеличена толщина
подстилки. Существенно уменьшается разнообразие эпифитных лишайников.
Если расчет вести с учетом поправок,
то по полученным значениям суммарных
экологических нагрузок наблюдается более
благоприятная ситуация и исследуемые территории относятся к зонам со сравнительно
чистой территорией (0 < Nсум < 50), т.к. значения в фоновой точке и на границе санитарно-защитной зоны предприятия составляют
1,52 и 9,94 т/ км2·сез соответственно. Визуальное наблюдение позволило установить,
что на территориях, прилегающих к Кумертауской ТЭЦ, биоценозы представлены искусственными насаждениями и синантропными
видами растительности, что означает упрощение состава и снижение продуктивности
в данных экосистемах, поэтому приоритетное загрязнение растительности и почвенного покрова происходит не через осадки, а,
возможно, через атмосферное загрязнение
без осадков.
Таким образом, мы предлагаем считать суммарную экологическую нагрузку, используя перерасчет на 1 мм осадков.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010