Трансформація соснових екосистем середньої течії басейну р. Сіверський Донець в умовах аеротехногенного забруднення

Інтенсивна седиментація полютантів обумовила абсолютне домінування у ВКҐ (вбирний комплекс ґрунту) часток лужно-земельних та лужних катіонів - до 98 % і зменшення до 2 % частки Н+, що докорінно змінило природну реакцію ґрунтового розчину, а це в свою чергу порушило мінеральне живлення соснових насаджень. Навіть при значному скороченні рівня емісій, склад ВКҐ залишається техногенно зміненим, а буферна здатність ґрунтів до підлуговування зменшується в 20 разів. Виявлена закономірність щодо збільшення (в 37 разів, порівняно з контролем) у ВКҐ техногенної зони величини співвідношення Са/Н дозволила його запропонувати як діагностичний показник при оцiнці впливу емісій цементних виробництв на генетично кислi ґрунти. 

У гумусових горизонтах лісових ґрунтів техногенної зони “Балцему” внаслідок акумуляції полютантів і різкої зміни рівня кислотності відбувається уповільнення в 2-3 рази (відносно контролю) трансформації загального азоту в мінеральний та інгібування до 3,5 разів целюлозоруйнуючих мікроорганізмів, які відіграють важливу роль на першому етапі розкладу рослинного опаду. 

Зміни властивостей лісових ґрунтів у зоні ЗТЕС, порівняно з зоною “Балцему”, менш виражені. Це пояснюється більшою (майже вдвічі) висотою труб ЗТЕС, перевагою в складі емісій електростанції газоподібних сполук (що визначає значне їх розповсюдження), а також різним ефектом впливу полютантів на ґрунти. В гумусових шарах ґрунтів техногенної зони ЗТЕС вдвічі, порівняно з контролем, зростає вміст SO42-; в 2,5 рази - Са2+; до 3,5 разів зменшується активність розкладу клітковини, що пов’язано як з акумуляцією ВМ (сумарний показник забруднення ВМ тут найвищий - 54 ум. од.), так і зниженням вмісту різних форм азоту (до п’яти разів). Уповільнення інтенсивності мікробіологічних процесів у ґрунтах обумовлює деяке зменшення вмiсту гумусу на фоні стабільного його фракційного складу. 

В результаті проведених досліджень щодо змін хімічного складу атмосферних опадів, лісових підстилок та ґрунтів розроблено систему діагностичних показників, яка може бути використана при проведенні екологічного моніторингу соснових лісів, забруднених емісіями ТЕС та цементних виробництв, за наступними етапами:

• визначення рівня техногенного навантаження на ліси;

• оцінка ступеня порушення хімічного складу лісових підстилок і ґрунтів; 

• визначення стану лісових екосистем та прогнозування його змін в умовах хронічного промислового забруднення, а також при різкому зменшенні обсягів емісій. 

Рівень забруднення соснових лісів емісіями ТЕС та цементного виробництва можна оцінити за допомогою визначених діагностичних показників забруднення атмосферних опадів, лісових підстилок.

При організації екологічного моніторингу, а саме - ґрунтового моніторингу, доцільно обрати систему ґрунтових показників, що поділяється на показники ранньої, коротко - i довгострокової дiагностики та враховує основні характеристики ґрунтів і забруднюючих речовин (Гришина и др., 1991). На початковому етапі ґрунтового моніторингу бажано використати цю систему показників у максимальному обсязі для отримання детальної характеристики властивостей досліджуваних ґрунтів, надалі можна обмежитись контролем лише показників ранньої та короткострокової діагностики.

Моніторинг ґрунтів у зоні впливу емісій ТЕС та цементного виробництва передбачає обов’язковий контроль рівня рН; вмісту К+, Na+, Ca2+, Mg2+, SО42-; вмісту важких металів (Co, Ni, Pb, Mn, Zn, V, Cr, Cu), рухомого азоту та мікробіологічної активності (табл. 3).

У разі неможливості проведення детального моніторингу ґрунтів в умовах їх забруднення цементним пилом, пропонується використати як індикатори величини рН і співвідношення вмісту Ca/Н. Для соснових насаджень визначення останніх показників є особливо актуальним, оскільки у мінеральному живленні сосни досить вагому роль грає ектотрофна мікориза, що не переносить значного підлуговування ґрунтового розчину.

Додатковим індикатором забруднення цементним пилом соснових лісів може слугувати скипання лісових підстилок від дії 10% НCl. 

 

Вплив аеротехногенного забруднення на стан та радіальний приріст соснових деревостанів

 

В період 1988-2000 рр. у зонах максимального рівня забруднення обох підприємств спостерігалось погіршення стану сосняків, в той час як стан контрольних насаджень змінився несуттєво. Тобто, в умовах довготривалих промислових емісій в лісових екосистемах порушується система буферних механізмів, підтримуючих збереження гомеостазу. 

Погіршення стану сосняків відобразив інтегральний показник - індекс стану деревостанів (Іс) (рис.3). Встановлено, що з віддаленням від джерел забруднення на 1 км, Іс зменшується приблизно на 0,05 од (r= -0,909, tфакт.=6,93, t05=2,2, n=13).

 

 

Рис. 3. Індекс стану сосняків на різній віддалі від джерел забруднення, 1998 р.

 

Погіршення санітарного стану соснових насаджень в техногенних зонах обох виробництв відбувається в силу різних причин, серед яких - збільшення в асиміляційному апараті дерев обмінної сірки (r= 0,843; tфакт.=6,60, t05 =2,09; n=20) та негативні зміни лісорослинних властивостей ґрунтів. До останніх в районі “Балцему” відноситься зміна реакції ґрунтового розчину (від кислої до сильно лужної). Внаслідок цього кореневі системи та мікориза