Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара (стр. 3 )

Лесонасаждения. На обследуемой территории искусственные насаждения занимают небольшие площади, в основном это лесополосы и посадки на приусадебных участках. Трансформация такого рода оценивается как положительный фактор, так как деревья поглощают углекислый газ и создают особый микроклимат для формирования растительности нижнего яруса. Кроме того, в лесопосадках происходит снижение скорости ветра в приземном слое, что способствует снегозадержанию и, следовательно, уменьшению глубины промерзания почв и возрастанию продуктивной влаги. Также здесь идет отложение переносимого ветром мелкозема, богатого органическим веществом, обеспечивающего усиление гумусового горизонта. Все эти факторы благоприятно сказываются на растительном покрове нижнего яруса искусственных насаждений и окружающей территории.

Транспортное (дорожная сеть) – линейно-локальный необратимый вид воздействия, характеризующийся запылением и химическим загрязнением растений, что отрицательно сказывается на фотосинтезе, дыхании и их общем жизненном состоянии, особенно на продуктивности семян. Иногда наблюдается полное уничтожение растительного покрова вдоль дорог. Сильная дорожная дигрессия с необратимыми нарушениями приурочена, в первую очередь, к асфальтовым и грейдерным дорогам, строительство которых сопровождается созданием насыпей и снятием грунта по обочинам. Даже при условии хорошей закрепленности насыпей растительностью, отсутствии признаков водной и ветровой эрозии, подобные нарушения почвенного покрова являются необратимыми и создают зону отчуждения шириной до 50 м. В таких условиях преобладают дигрессионно-активные виды растений (Artemisia absinthium, Festuca valesiaca, Convolvulus arvensis).

Умеренная дорожная дигрессия характерна для полевых дорог временной или редкой эксплуатации и характеризуется неглубоким врезом колеи относительно поверхности, хорошей закрепленностью бровки растительностью. Слабая степень дигрессии связана с дорогами единовременной или непродолжительной эксплуатации. Растительный покров в таких случаях по обочинам мало трансформирован, а полотно дороги быстро зарастает также сорными растениями (на начальных стадиях), устойчивыми к уплотнению почвы (Polygonum aviculare, Cannabis ruderalis, Taraxacum officinale). Интенсивность восстановления растительности зависит от механического состава и режима увлажнения почв, а также степени расчленения рельефа. Наиболее сильно воздействие транспортного фактора выражено вблизи промышленных объектов и населенных пунктов из-за сгущения дорожной сети. Следствием дорожной дигрессии почв неизбежно является развитие процессов водной и ветровой эрозии почв и трансформация растительного покрова.

Обустройство промышленных зон вокруг объектов (площадок строительства, складирования материалов, трасс инженерных коммуникаций и т. п.) связано с уничтожением естественной растительности и снятием плодородного слоя почвы или верхнего горизонта в радиусе 20-50 м вокруг объекта. После завершения мероприятий по обустройству идет процесс естественного зарастания (механизм восстановления растительности такой же, как на залежах). При этом длительное время растительный покров характеризуется сложной горизонтальной структурой вследствие постоянно сменяющихся группировок сорных растений, вначале однолетних (Setaria viridis, Atriplex patula, Atriplex tatarica, Chenopodium album, Amaranthus retroflexus, Xanthium strumarium), затем – многолетних (Potentilla anserina, Potentilla bifurca, Potentilla recta, Berteroa incana, Sisymbrium loeselii, Lappula consanguinea, Acroptilon repens, Cirsium arvense, Conyza canadensis).

Иногда наблюдается полное уничтожение почвенно-растительного покрова с образованием типично техногенного рельефа (выравнивание площадок, разработка карьера и пр.). Несмотря на крайнюю степень деградации растительности в период строительства, потенциал естественного восстановления растительности после завершения мероприятий сохраняется в случае, если участок не изымается полностью под какой-либо объект.

Эксплуатация радиорелейных линий и линий электропередач (ЛЭП). Вблизи опор изменяется температурный режим, что приводит к локальной ксерофитизации растительности. Данный вид воздействия распространяется на небольшие площади и обычно приурочен к дорожной сети, в том числе и на территории наших исследований. Под линиями ЛЭП растительный покров трансформирован в слабой степени, в основном из-за воздействия других факторов (выпас скота и т. п.).

Селитебное воздействие связано с созданием инфраструктуры. На исследуемой территории этот фактор очень значим, поскольку рассматриваемый регион имеет промышленную направленность и достаточно большую плотность населения. Это необратимый площадной тип воздействия, характеризующийся выравниванием рельефа, полным уничтожением естественной растительности и снятием плодородного слоя почвы на локальной площади (в зависимости от размера объекта). После строительства вблизи объектов наблюдается ландшафтная конвергенция растительных сообществ (что также отмечается на всей территории исследований) с преобладанием сорных, рудеральных видов с широкой экологической амплитудой (Capsella bursa-pastoris, Amaranthus blitum, Amaranthus blitoides, Chenopodium album). В отдельных случаях на их месте создаются искусственные агроценозы (газоны, клумбы, лесонасаждения), эстетически улучшающие производственные ландшафты. Селитебно-промышленная деградация почв связана с тотальным уничтожением естественного почвенного покрова, и помимо участков размещения производственных и жилых строений захватывает полосу шириной, по меньшей мере, 300 м вокруг территории застройки, которая является зоной многопланового антропогенного воздействия и представляет собой, по сути, участки, где растительность полностью преобразована.

Рекреация – этот вид воздействия имеет широкое распространение на рассматриваемой территории и сопровождается нарушением растительного покрова (вытаптывание, обламывание деревьев, кустарников), а также уплотнением почв по тропам и сильным локальным захламлением бытовым мусором. Места отдыха соответствуют наиболее благоприятным территориям вокруг водоемов (пляжи на правом и левом берегах р. Ертыс, пойма, соленые озера). Также населением осуществляется сбор плодов и ягод в лесопосадках и по левобережью реки, что только ухудшает состояния растений. Индикаторами трансформации растительности вследствие рекреации являются устойчивые к вытаптыванию виды, такие как спорыш (Polygonum aviculare), подорожник (Plantago major, P. maritima), лапчатка гусиная (Potentilla anserina) и другие.

Создание гидротехнических сооружений. Локальный вид воздействия, связан со строительством небольших плотин, водоемов и выражается в подтоплении и затоплении территории, что сопровождается гидрофитизаций и мезофитизацией растительности в зоне влияния объекта. Индикатором поверхностного затопления являются тростник южный (Phragmites australis), а подтопления - дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium), осот полевой (Sonchus arvensis) и др. На рассматриваемой территории действие этого фактора незначительно.

Пирогенный (пожары) – локально-площадной вид воздействия, приводящий к полному уничтожению растительности. Наиболее пожароопасны степные участки в летнее-осенний сезон и засушливые годы. В пойме р. Ертыс обычны весенне - осенние пожары антропогенного характера. Они усиливают эрозию почв, способствуют трансформации растительных сообществ. Согласно [8, С.91-100] влияние пожаров на растительность можно считать положительным фактором, если выжигание не затрагивает дернину, происходит периодически с интервалом в 5-7 лет (после отмирания надземных органов растений поздней осенью или до начала вегетации ранней весной). Это способствует хорошему отрастанию молодых побегов, особенно дерновинных злаков (Festuca valesiaca, Agropyron pectinatum). Летние и ежегодные пожары отрицательно сказываются на семенной продуктивности растений. На обследованной территории отмечены (редко) следы очагов старых пожаров, которые диагностируются преобладанием молодых (ювенильных) особей растений, отсутствием старника и неразложившегося опада на поверхности почвы. Также изредка встречаются недавно выгоревшие участки (на многих выгорает не только травостой, но и семенной материал в поверхностном слое почвы, что ведет к потере флористического и фитоценотического разнообразия).

В целом, в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара современное состояние растительности оценивается как удовлетворительное. Это обусловлено тем, что в результате достаточного количества осадков, по сравнению с пустынной зоной, здесь не происходит уменьшения проективного покрытия почвы растениями и видимого изменения габитуса растений. При этом в растительном покрове практически отсутствуют коренные сообщества, распространены вторичные производные с доминированием рудеральных видов (дигрессионно-активных и сорных) (Artemisia austriaca, Lactuca serriola, Conyza canadensis, Cirsium arvense, Polygonum aviculare, Chenopodium album, Bassia sedoides, Atriplex tatarica и другие). Они характеризуются бедностью и однотипностью флористического состава и простой структурой, поэтому дифференциация сообществ по элементам рельефа и типам почв отсутствует, а на ландшафтном уровне наблюдается конвергенция растительности, которая выражается в континуальности и однородности.

Несмотря на это, в последние годы все же отмечаются положительные тренды в динамике растительных сообществ, выражающиеся в восстановлении естественной растительности. Природная динамика растительности имеет характер циклических флюктуаций, под действием антропогенных факторов наблюдаются направленные изменения – сукцессии. Флюктуации характерны для условно коренных слабонарушенных сообществ солонцов, а также для локальных участков целинных степей, удаленных от населенных пунктов. На остальной территории динамика растительности имеет характер обратимых сукцессий (в зависимости от продолжительности и степени антропогенного воздействия), в связи с чем вторичные растительные сообщества относятся к категориям коротко - или длительнопроизводных. На локальных участках, долгое время испытывающих сильные антропогенные нагрузки (перевыпас, сбой и т. п.) динамика растительности имеет характер необратимых сукцессий. Флористическая композиция сообществ обычно хаотическая, неустойчивая в пространстве и во времени, то есть, выражен тренд опустынивания или деградации, вследствие большого площадного охвата имеет место диаспорический «голод».

4.2 Воздействие на почвы и растительность химических факторов

В окрестностях крупных городов с развитой промышленностью, в том числе и г. Павлодара, имеет место полифакторное воздействие на растительность и другие компоненты окружающей среды. Кроме указанных физических факторов, на состояние растительного покрова влияет химическое загрязнение, относящееся к площадным, необратимым типам антропогенного воздействия. В районе наших исследований оно имеет фронтальный характер, поскольку предприятия г. Павлодара и его окрестностей систематически производят выбросы вредных веществ, загрязняя атмосферу, гидро- и литосферу. Среди крупных индустриальных центров Казахстана г. Павлодар является одним из наиболее загрязненных [112].

В выбросах промышленных предприятий региона, по данным ПОТУООС [113], содержатся в основном окислы азота, серы и углерода, а также вещества, наличие которых обусловлено спецификой его деятельности. Для определения источников загрязняющих веществ нами установлен перечень промышленных предприятий, деятельность которых негативно отражается на экологическом состоянии окружающей территории, отдельных компонентов природной среды (почвы, воздух, вода, растительность) и здоровье населения [19-25]. К таким предприятиям относятся:

ТЭЦ г. Павлодара. ТЭЦ предназначены для выработки электроэнергии и отпуска тепловой энергии. От ТЭЦ в атмосферу, через организованные источники выбрасывается: зола угля, пыль угольная, оксиды азота, серы, углерода, зола мазутная, а через неорганизованные: пыль угольная, углеводороды, оксиды азота, хрома, никеля, кремния, марганца, углерода, пыль древесная и абразивная, сварочный аэрозоль и фтористый водород.

Золоотвалы ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 представляют собой единый техногенный массив, западная часть которого представлена золоотвалом ТЭЦ-3, а восточная - ТЭЦ-2. Намыв золошлаковых материалов ведется под воду для исключения распространения сухой золы по территории и в атмосфере.

Павлодарский алюминеивый завод (ПАЗ), АО «Алюминий Казахстана» производит переработку низкокачественных бокситов место­рождений Центрального Казахстана (Краснооктябрьский и Тургайский рудни­ки). При производстве глинозема в атмосферу выбрасываются следующие вредные вещества: пыль неорганическая; щелочи NaOH; азота оксид, углерода оксид, серы диоксид, зола мазутная; пыль глинозема, алюминия оксид, пыль спека. В процессе производства галлия выделяются (NаОН), пары соляной и азотной кислот. При производстве сульфата алюминия - аэ­розоль серной кислоты и пыль сульфата алюминия.

АО «Павлодарский Нефтехимический Завод». Основная деятельность предприятия - переработка нефти Западно-Сибирского месторождения. В атмосферный воздух в результате выбрасываются: оксиды азота, серы, углерода, пыль, сероводород, фенолы, углеводороды и т. д. Категория опасности предприятия по количественному и видовому составу выбрасываемых веществ - 1. Класс объекта по санитарной классификации - 1, категория по Экологическому Кодексу - 1.

ПФ ТОО «KSP Steel» (ПФ ТОО «Кастинг»). Характер стационарных источников выбросов предприятием загрязняющих веществ в атмосферу определяется спецификой сталеплавильного производства, имеющего в своем составе электродуговые сталеплавильные печи. Загрязняющие вещества: диоксид и оксид азота; азотная кислота; аммиак; взвешенные вещества; железа оксид; марганец и его соединения; натрия гидроксид; пыль абразивная; пыль меховая; пыль неорганическая, содержащая 20-70% SiО2; пыль неорганическая, содержащая менее 20% SiО2; серная кислота; серы диоксид; углерода оксид; уксусная кислота; формальдегид.

АО «Химпром» - на территории данного предприятия располагаются цеха АО «Каустик», занимающегося изготовлением каустической соды. В процессе деятельности предприятия выделяются оксид и диоксид углерода.

Аксуский завод ферросплавов (АЗФ), филиал АО ТНК «Казхром». В состав А3Ф входят несколько подразделений, в результате деятельности которых выделяются пыль, сернистый ангидрид, окись углерода, ферросилициум, феррохром и ферромарганец [25, С.81], и другие вещества. Предприятие относятся к I классу опасности.

АГРЭС АО «Евразийская Энергетическая Корпорация» - крупнейший производитель электроэнергии в Казахстане, действующая базовая конденсационная электростанция с установленной энергомощностью 2100МВт, установленной тепловой мощностью – 195 Гкал/ч. Класс опасности производства - 1. Выбросы загрязняющих веществ на объектах станций АО ЕЭК осуществляются от 31 организованного (из них 22 оснащены газопылеочистными установками) и 30 неорганизованных источников. Загрязняющие вещества: серы диоксид, пыль неорганическая (содержащая 20-70% SiО2, и менее 20% SiО2), окислы азота (IV,II), железа (II,III), взвешенные вещества, бензол, диванадия пентоксид, марганец и его соединения, никеля оксид, пыль древесная, пыль абразивная.

Золоотвалы станции расположены вне промплощадки. Пылеподавление сухих участков золоотвалов производится биологическим способом. Золоотвалы не являются источниками загрязнения атмосферы при условии, что на них регулярно выполняются работы по рекультивации по всем отработанным картам. При условии складирования золошлаковых материалов во вновь выстроенные карты под слой воды рассеивание золы в атмосфере исключается. Иначе золоотвалы ТЭЦ так же, как и выбросы предприятий, становятся источником загрязнения. Занимая значительную территорию, они поставляют ТМ в долговременно (почвы, растительность) и временно (подземные и поверхностные воды, воздух) депонирующие среды [114], но по сравнению с промышленными выбросами и отходами, концентрация химических элементов для зол и шлаков энергетических установок, работающих на угле, меньше.

Основными источниками загрязнения атмосферы региона, и впоследствии других природных сред, являются [18, С.55]:

· ТЭЦ-1-3 – 79% от общего загрязнения;

· ПНХЗ и ПАЗ – (16,3%);

· ПТЗ (ПФ ТОО «KSP Steel») – 1,7%;

· ПХЗ (АО «Каустик») – 0,1%.

Для г. Аксу – АГРЭС (75%) и АЗФ (15%). Кроме того, довольно значительным источником загрязнения окружающей среды г. Павлодара и г. Аксу становится, помимо промышленных предприятий, автотранспорт.

По данным [18, С.55] на 1999г, большую часть в общем загрязнении атмосферы г. Павлодара, г. Аксу и пригородных территорий составляют пыль, SO2 и NO2. Широко проявленное в регионе пылевое загрязнение приводит не только к изменению качества и структуры почв, отчуждению плодородных земель, но и к возникновению вторичного запыления территории и загрязнению атмосферного воздуха [16, с.40].

В растения вещества и элементы, содержащиеся в выбросах промышленных предприятий, поступают через атмосферу или почву. В Таблице 2, составленной на основе анализа полученных нами данных и литературных источников [43, 115-131] рассмотрено действие токсикантов, входящих в состав эмиссий различных предприятий, на растения и растительные сообщества.

Таблица 2 - Влияние выбросов промышленных предприятий на растительность

Токсиканты	Действие на растения и растительные сообщества	Примечание
1	2	3
Кислые газы (F2, Cl2, CO и CO2, окислы фосфора P2O5 и H2S)	Вызывают нарушения физиолого-биохимических процессов в результате подкисления протоплазмы клетки, что ведет к прекращению фотосинтеза, усилению окислительных процессов.	Обладают наибольшей токсичностью для растений. Характер действия различных кислых газов и паров кислот сходен.
Сернистый газ SO2	Вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пищевых зерен, нарушает функции сосудистой системы. Усиливается монодоминантность фитоценозов, в основном за счет выпадения мхов и лишайников. Локализуется сера в основном в листовых пластинках. В некоторых случаях сульфат (в который превращается SO2) вызывает некрозы края листа.	Соединения серы, в т. ч. SO2 – наиболее опасные техногенные поллютанты. SO2 является одним из сильнодействующих ассимиляционных ядов. В растениях происходит его детоксикация, из газовой фазы SO2 переходит в менее подвижное и менее токсичное состояние – окисляется в сульфат.
Газообразный NO и NO2	Вызывает понижение интенсивности фотосинтеза, что приводит к снижению продукции биомассы и общей жизнедеятельности растений.	В концентрациях, не приводящих к появлению видимых повреждений. Поглощение почвой двуокиси азота из атмосферы после ряда химических реакций может приводить к подкислению и обогащению ее S и N.
Фториды	Влияют на темпы роста и урожайность растений. Основная опасность для многолетних растений – длительное влияние очень низких концентраций.	В случае накопления в растениях как компонентах пищевой цепи – опасно для животных, т. к. вызывает отравления и заболевания (флуорозы).
Щелочные газы (аммиак), как и кислые газы	Проникают в мезофилл, повреждающее действие связано с подщелачиванием клеточной среды, нарушением транспорта электронов в дыхательной цепи и фосфорилирования.
Пары кислот (HCl, HNO3, H2 SO4, H3PO4 и органических, аэрозоли H2 SO4, HCl)	Часто вызывают ожоги листьев различной локализации.	Стимулируют хлороз и некроз листьев.

Продолжение таблицы 2

1	2	3
Углеводороды	Вызывают у растений эпинастию и другие серьезные нарушения формообразовательных процессов.
Пыль (золоотвалы ТЭЦ и ТЭС, др.)	сильное запыление вызывает нарушение температурного и водного режимов растения, разрушение хлорофилла препятствует поглощению световой энергии, что сказывается на фотосинтезе и газообмене. Происходят изменения в серном, азотном и фенольном обменах. Ослабляется жизненное состояние и репродуктивная способность растений. Снижается урожайность	Является мощным фактором деградации растительности. Из состава сообществ выпадают чувствительные (опушенные и широколиственные), малообильные виды.
Шламы	Вследствие высокой фитотоксичности шламов растительность у шламоотвалов практически отсутствует (иногда на небольших участках отмечаются тростниковые фитоценозы)
Тепловое загрязнение	Изменение фенологических ритмов растений. На промышленных площадях предприятий растения начинают вегетационный период на 1-2 недели раньше и на месяц раньше заканчивают.	Листья деревьев и кустарников мельчают, побеги укорочены и утолщены.
Соединения металлов (свинец, медь, мышьяк, ртуть, др.)	Высокий фитотоксический эффект ТМ в результате значительной аккумуляции их в растительных тканях заключается в ингибировании ростовых процессов и снижении накопления биомассы, нарушении сроков прохождения фенофаз, морфологических изменениях надземных органов (скручивание листьев, метаморфоз пестиков и тычинок в листоподобные образования с хлорофиллом и т. д.) и корней (утолщение, искривление) с последующим их повреждением, изменениях в анатомической структуре стебля и корня, хлорозе (деградации хлорофилла, нарушении водного обмена и, как следствие, снижении урожайности. В результате понижается устойчивость сообществ к различным нагрузкам, обеднение флоры, упрощение структуры и развитие процессов опустынивания и деградации.	Накапливаясь в почвенных субстратах, могут поглощаться корнями (в зависимости от свойств субстрата) и/или перемещаются в надземные части растения.

Продолжение Таблицы 2