Методы исследований и оценки объектов загрязнения в зоне

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Методы исследований и оценки объектов загрязнения
в зоне действия лесовозных автомобильных дорог
Приведены результаты многолетних наблюдений за состоянием древесной растительности
в зоне действия лесовозных автомобильных дорог. Разработана методика по назначению мероприятий, обеспечивающих снижение неблагоприятного воздействия лесовозных автопоездов, определены расчётные параметры для
оценки загрязнителей в зависимости от интенсивности движения.
Ключевые слова: интенсивность движения,
лесовозные автопоезда, выбросы, потоки, древесная растительность, дорожные условия,
загрязнения.
бследование состояния древостоев в
зоне действия лесных автомагистралей
проводилось визуальным методом на
участках, наиболее подверженных загрязнению, начиная с 2010 по 2012 г. – на
контрольном участке трассы М-6 «Каспий»
от 600 до 620 км. Так, в 2012 г. в придорожной
О
полосе и лесных насаждениях было выявлено
более 19300 усохших деревьев и кустарников, которые подверглись техногенному
воздействию при содержании автодороги и
организованном перемещении транспортных
потоков. В полосах по обе стороны автомагистрали были учтены усыхающие деревья –
березы, сосны и липы в возрасте от 50 до
90 лет. Кустарники оказались более устойчивыми к воздействию антропогенных факторов
на природную среду. Сильно ослабленным
оказался и древостой, состоящий из более
ценных твердолиственных пород. При этом
начался сдвиг фенофаз в развитии последних
(позднее распускание и ранний листопад). В
то же время произошло увеличение количества хвойных пород с желтоватой хвоей.
Наиболее сильному техногенному воздействию подверглись опушечные части древостоев, прилегающих к дорогам М-6 «Каспий»
А.С. СУШКОВ,
канд. техн. наук
(Воронежская
государственная
лесотехническая
академия)
9
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
и А-144 «Курск-Саратов». На исследуемых
участках последней насаждения подверглись
значительному усыханию, которое в конце
2012 г. в ряде случаев составило 80% от общего
числа учтённых деревьев. Насаждения, находящиеся на расстоянии от 30 до 90 м от бровки
земляного полотна автомагистрали, были
определены как находящиеся в критическом
состоянии. Наибольшая доля насаждений,
прилегающих к автомагистралям, приходится на групповые посадки (61%), рядовые
же посадки насаждений, характерные для
такого типа дорог, составляют всего 12% и
находятся на стадии исчезновения [1]. Состояние древесных насаждений в придорожной
полосе исследуемого участка автомагистрали
в 2012 г. приведено на рис. 1.
Результаты полевых исследований позволили сделать вывод о том, что полоса загрязнения может проникать вглубь лесных
массивов на 2 км и более. Формирование
устойчивых опушек леса можно прогнозировать, начиная приблизительно с 40–50 м
от бровки земляного полотна магистрали.
Определение концентраций вредных
веществ (Сu, Zn, Pb и Ni) в придорожной
полосе в компонентах внешней среды проводилось методами атомно-абсорбционного и
эмиссионно-спектрального анализа (для
водных и почвенных проб).
В зимний период количество выбросов
вредных веществ определялось на каждой
пробе в снеговом покрове. Интенсивность
выбросов вредных веществ можно определить по следующей зависимости:
Ii = CV/t,
где Ii – интенсивность выпадений в точке опробования снегового покрова, (г/км2)/сут; С –
количество токсичного элемента в снеговой
воде, г/л; V – влагозапас, л/км2; t – время от
выпадения снегового покрова до
взятия проб, сутки (сут).
Расчёт средней интенсивности
выбросов для участков автомагистрали предложено определять
по формуле:
Рис. 1. Состояние древесных насаждений в придорожной полосе исследуемого участка автомагистрали в 2012 г.:
1 – хорошее (6%); 2 – удовлетворительное (35%); 3 – неудовлетворительное (59%)
10
(г/км2)/сут,
где n – число пикетов наблюдения
исследуемого участка автомагистрали.
Используя эту формулу, можно
рассчитать объём поступления
загрязняющих веществ за целый год на
каждом участке (пикете):
р = IST·10–3, кг,
где S – площадь исследуемого массива, км2;
Т – время (период) поступления загрязняющих веществ, сут.
В весенний период в процессе схода снега
интенсивность выбросов вредных веществ
в речной бассейн предложено рассчитывать
следующим образом:
R = 86400cq·10–6, г/сут,
где с – концентрация вредных веществ в
воде, мкг/л; q – поток воды при сходе тающего снега, л/с; 86400 – количество секунд
в сутках.
Проведя аппроксимацию графического
отображения полученных результатов можно
определить суммарный выброс вредных
веществ в водный бассейн вместе со стоками
из прилегающего лесного массива за периоды
года (весенне-летний, летний и т.д.):
кг.
Определение вредных веществ, накапливаемых в почве, проводится по следующей
формуле:
Q = (Pd/100)h,
где Р – площадь накопления вредных выбросов, м2; h – толщина горизонта загрязнённых почв, м; d = 1,4 т/м3 – усреднённая
плотность почв в зоне накопления.
Тогда площадь накопления вредных выбросов в почве:
P = (Сан – Сф)Sан,
где Сан – усреднённое количество химических элементов в почве; Сф – фоновое количество элемента; Sан – площадь загрязнения
в горизонте почв, м2.
В процессе исследований определена
концентрация загрязняющих компонентов
в воде на пробе, взятой с придорожной
полосы автомагистрали (200 мг/л), которая
значительно превышает фоновый уровень,
что подтверждает ещё не полный отказ от
применения технической соли на автомагистралях, проходящих через участки лесного
фонда (рис. 2).
Изучение солевого загрязнения почв проводилось в придорожной полосе, прилегающей
к автомагистрали М-6 «Каспий», являющейся
главным источником техногенного воздействия. Повышенное содержание Na и Сl в
почве на глубине 0–15 см просматривалось
вдоль автомагистрали на полосе шириной
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
до 600 м от кромки
дороги. На этой полосе
наибольшее содержание вредных веществ
в почве наблюдалось в
юго-восточном и западном направлениях.
Биогеоценотическое
изучение лесов в зоне
техногенного воздействия, определение мер
по его снижению, объёмов и сроков проведения рубок ухода
возможны только при длительных полевых
исследованиях, так как влияние такого воздействия недостаточно изучено [2]. Усыхание
древостоев в зоне влияния лесовозных автомагистралей тесно связано с возрастом насаждений, их полнотой и породным составом,
расстоянием от источника выбросов, направлением ветра, климатическими условиями и
рельефом. Следует отметить, что одни показатели описывают естественную устойчивость
древостоев, а другие – антропогенную. В
общем случае от этого зависит устойчивость
древостоев и всего биоценоза от негативного
воздействия вредных выбросов транспортного потока на автомагистрали.
В 2012 г., по сравнению с предыдущим
годом, выбросы вредных веществ на придорожные экосистемы увеличились на 6%.
В настоящее время этот показатель имеет
тенденцию к возрастанию. Содержание
вредных веществ в выбросах автотранспортных средств в 2012 г. приведено на рис. 3.
Если за границу между автомагистралью
и внешней средой принять полосу отвода, то
она будет играть роль демпфера и аккумулятора, благодаря чему техногенное воздействие на экосистемы придорожной полосы
снижается. Таким образом, полоса отвода
выполняет защитные функции.
При работе автомобильных двигателей
внутреннего сгорания на этилированном
бензине происходит значительный выброс
соединений тетраэтилового свинца, из
которых 20% распространяются с газами (в
виде аэрозолей), а 80% выпадают на придорожные территории в виде твёрдых частиц
размером до 25 мкм и водорастворимых
соединений, накапливающихся в почве на
глубине фильтрации воды, поступающей с
атмосферными осадками. Опасность нако-
Рис. 2. Динамика выпадения натрия Na (а) и хлора Cl (б) в придорожной полосе, прилегающей к автодороге М-6 «Каспий», в 2012 г. (1) и 2010 г. с учётом (2) и без учёта (3) потерь при таянии снега:
I – интенсивность выпадений в точке опробования снегового покрова; b – ширина
контрольной полосы
пления соединений свинца в почве
обусловлена высокой проникающей
способностью для древостоев и переходом по цепочке к животному миру.
В настоящее время накоплено очень
мало информации о реакции древесных
насаждений на воздействие техногенных
факторов. Для более детального изучения этого
процесса необходимы многолетние наблюдения за их состоянием, учёт изъятия усохшей
древесины при проведении различных лесохозяйственных мероприятий в зоне воздействия
транспортных потоков на внешнюю среду с
целью определения степени изменения устойчивости различных древесных пород к таким
воздействиям.
Рис. 3. Содержание
вредных веществ в
выбросах автотранспортных средств в
2012 г.:
1 – оксиды углерода;
2 – углеводороды; 3 –
оксиды азота; 4 – диоксид серы; 5 – сажа
Список литературы
1. Бурмистрова О.Н. Некоторые аспекты улучшения экологической обстановки при эксплуатации лесовозных автомобильных дорог: материалы междунар. науч.-практ. конф. Сыктывкар: СЛИ, 2000. 314 с.
2. Сушков C.И., Нахаев З.Н. Оптимизация плотности сети лесных дорог //
Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины
лесного комплекса будущего: материалы междунар. науч.-практ. конференции, посвящённой 55-летию лесоинженерного факультета Воронежской государственной лесотехнической академии / под ред. проф. В.К. Курьянова. Воронеж: ВГЛТА, 2009. С. 356–360.
A.S. Sushkov
Methods of researches and assessment objects pollution in area of
coverage forest highways
In article long-term supervision over a condition of wood vegetation in area
of coverage forest highways are considered. The technique to destination
actions for decrease in an adverse effect of forest road trains is developed,
settlement parameters for an assessment of pollutants depending on intensity
of movement are determined.
Keywords: intensity of movement, forest road trains, emissions, streams,
wood vegetation, road conditions, pollution.
CДM
11