Состояние лесной растительности в условиях техногенного загрязнения в границах влияния хвостохранилища

Проблема изучения состояния лесной растительности в процессе освоения природных ресурсов в Дальневосточном федеральном округе актуальна. В последние годы здесь интенсивно эксплуатируется огромный сырьевой потенциал как лесной и горно-промышленной отраслей, что обусловливает экологические проблемы этого региона. Неслучайно, главная цель Стратегии социально-экономического развития Дальнего Востока на период до 2025 года, принятой в 2009 г., – не только реализация геополитической задачи закрепления населения на Дальнем Востоке благодаря формированию развитой экономики, но и создание комфортной среды обитания человека, а также достижение среднероссийского уровня социально-экономического развития [1]. В условиях исследуемого района для формирования комфортной среды обитания необходимо улучшить экологические условия, особенно в Кавалеровском районе Приморского края, где в XIX в. активно вели добычу оловорудного сырья. Закрытие горно-обогатительных предприятий в этих районах сопровождалось осушением хвостохранилищ. Однако тяжелые металлы, содержащиеся в токсичных отходах, в процессе миграции, поступая в воду, воздух, почву, а также растительность, способствовали техногенному загрязнению экосферы.

Цель работы – оценка состояния лесной растительности в условиях техногенеза в границах влияния хвостохранилищ, расположенных на территории Дальневосточного федерального округа.

Исходя из цели исслдеования поставлены следующие задачи:

• 1.    Проанализировать, обобщить и систематизировать литературные данные по заданной проблеме.

• 2.    Провести исследования по оценке состояния лесной растительности на территории воздействия хвостохранилищ бывших горно-обогатительных комбинатов (ГОК).

• 3.    Оценить состояние лесных фитоценозов на изучаемых участках.

Методологической основой стало учение академика В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере [2] и основные положения, изложенные в Программе и методике изучения техногенных биогеоценозов [3].

Результаты исследований

Анализ, обобщение и систематизация данных, полученных из литературных источников, свидетельствует о том, что проблема воздействия на растительность токсичных отходов оловорудного сырья в Дальневосточном федеральном округе практически не изучена [4–6].

В границах влияния хвостохранилища Кава-леровского района Приморского края нами были заложены пробные площади 50 х 5 м и почвенные разрезы (рис. 1–3).

Данное хвостохранилище представляет собой комплекс специальных сооружений и оборудования, предназначенный для хранения или захоронения отходов обогащения полезных ископаемых, именуемых «хвостами».

Исследования показали [7–12], что в хвосто-хранилище отходы содержат огромное количество таких тяжёлых металлов, как: Cu, Zn, Pb, Sn, Hg, Mn и др.

Исследование состояния растительности в зоне влияния горнопромышленных отходов показало, что в нижней части восточного края хвосто-хранилища (коренной склон) произрастают дуб

Рис. 1. Исследуемая территория бывшего Хрустальненского ГОК монгольский (Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.), береза плосколистная (Betula platyphylla Sukacz.), береза черная (Hyoscyamus niger L.), липа амурская (Tilia amurensis Rupr.), клен мелколистный (Acer mono Maxim.), тополь душистый (Populus suaveolens Fisch.). В подлеске – рододендрон даурский (Rhododendron dauricum L.), бересклет мелкоцветковый (Euonymus pauciflora Maxim.), рябинник рябинолистный (Sorbaria sorbifolia (L.) A. Br.), леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.), малина сахалинская (Rubus sachalinensis Levl.). В травяном покрове – единично – пижма северная (Tanacetum boreale Fischex DC.), очиток Миддендорфа (Sedum middendorfianum Maxim.), вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link ) Trin.). На дамбе растут береза плосколистная (Bеtula platyphylla), бархат амурский (единично) (Phellodendron amurense Rupr.), ива Шверина (Salix schwerinii E.Wolf.).

те отмечена на границе воздействия хвостохра-нилища вблизи п. Рудный (рис. 5).

Рис. 2. Закладка лесотаксационных площадей 50 х 5 м

Рис. 3. Почвенный разрез

На территории близ Хрустальненского ГОК (п. Рудный) в коренных насаждениях отмечены береза плосколистная (высота 5–6 м, диаметр до 10 см) – преобладающая порода, тополь душистый (высота 4 м, диаметр 6–7 см), осина ( Populus tremula L.), черемуха Маака ( Padus maackii (Rupr.) Kom.), клен приречный ( Acer ginnala Maxim.), ива Шверина. В травяном покрове – осоки ( Carex ), полынь обыкновенная ( Artemisia vulgaris L.), вейник Лангсдорфа, иван-чай узколистный ( Chamerion angustifolium (L.)Holub), лютик ползучий ( Ranunculus repens L.), красоднев малый (редко) ( Hemerocallis minor Mill.), одуванчик лекарственный ( Taraxacum officinale Wigg.), герань ( Geranium davuricum DC.), щитовник даурский ( Dryopteris fragrans (L.) Schott).

Рис. 4. Угнетенный тополь душистый в границах влияния хвостохранилища

При обследовании выявлено неудовлетворительное состояние древесной растительности. Интенсивное воздействие токсичных отходов прежде всего сказывается на тополе душистом ( Populus suaveolens Fisch.).На листьях тополя хорошо видны красные пятна (рис. 4). На одном из участков, расположенных в 300 м от хвостохра-нилища, на долю тополя приходится 95 % всех угнетенных деревьев.

Средняя высота деревьев на обследуемых участках существенно меньше, чем на фоновой территории: особенно большая разница по высо-

Рис. 5. Средняя высота тополя на исследуемых участках в Кавалеровском лесничестве

Коэффициент биологического накопления показывает, что содержание в растениях тяжелых металлов зависит от наличия подвижных форм в почвенном растворе. Например, для Cu он варьирует в пределах 4–6 мг/кг, для Zn – 3–7, Pb – 7–9 мг/кг.

Анализ почвенных образцов, отобранных в зоне влияния исследуемого хвостохранилища, свидетельствует о высоких концентрациях тяжёлых металлов на различных расстояниях от техногенного объекта (рис. 6).

Выявлено превышение ПДК валовых содержаний в техногенных почвах Pb, Zn, Cu, As, Hg

Рис. 6. Валовое содержание As в техногенных почвах, мг/кг, на глубине 10–20 см в годы отбора образцов

(от 2 до 20 раз), а также их фоновых значений (от 2 до 90 раз). Аномальные количества Pb, Zn, As фиксируются не только в верхнем слое почв (010 см), но и на глубине 10–20 см. По фактическому содержанию подвижных форм токсичных химических элементов в них можно проследить миграцию металлов-загрязнителей из отходов в почвы в растения. Их концентрация практически во всех пробах превышает концентрацию на фоновой территории. Установлено, что наибольшая концентрация валовых форм тяжелых металлов в техногенных почвах обнаружена на расстоянии 300 м от хвостохранилища.

Предложено проводить инновационные мероприятия по снижению негативного влияния отходов хвостохранилища на экосферу, включающие рекультивацию поверхности хвостохра-нилища с использованием биоремедиации [13], организовать мониторинговые исследования по изменению компонентов окружающей среды, совершенствовать нормативно-правовую базу и др.

Заключение

Анализ и обобщение данных литературных источников по проблеме оценки состояния лесных фитоценозов в границах влияния токсичных отходов свидетельствует о недостаточной изученности этого вопроса в условиях Дальневосточного федерального округа.

В процессе проведения исследований выявлено, что концентрация загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, в том числе почвах, превышает нормативные показатели в десятки раз. Выявлено неудовлетворительное состояние лесных фитоценозов в районе исследования. Разработаны инновационные мероприятия, направленные на обеспечение экологической безопасности горно-промышленных отходов.