Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности аккумуляции химических элементов в отдельных компонентах лесных экосистем Среднего Урала в условиях аэротехногенного загрязнения

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Особенности аккумуляции химических элементов в отдельных компонентах лесных экосистем Среднего Урала в условиях аэротехногенного загрязнения"

ВЛАСЕЖО Вячеслав Эдуардович

На правах рукописи

УДК 581.192:582.475-155

РГБ ОД

1 8 ЯН8 2000

ОСОБЕННОСТИ АККУМУЛЯЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОТДЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТАХ ХВОЙНЫХ ЛЕСОВ СРЕДНЕГО УРАЛА В УСЛОВИЯХ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

03.00.16 -экология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЕКАТЕРИНБУРГ 1999

Работа выполнена в лаборатории экологии техногенных растительных сообществ Ботанического сада Уральского Отделения РАН.

Научный руководитель - доктор биологических наук Махнев А.К.

Официальные оппоненты: доктор сельско-хозяйственных наук,

профессор Луганский H.A. кандидат биологических наук старший научный сотрудник Дедков B.C.

Ведущая организация — Институт биологии Уфимского Научного Центра РАН

Защита диссертации состоится 2000 г. в часов на за-

седании диссертационного совета Д 002.05.01 в Институте экологии растений и животных УрО РАН по адресу: 620144, Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии растений и животных УрО РАН.

Автореферат разослан >ywzr|«jd999r.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук ß . НИФОНТОВА М.Г.

poo, о ,

/7 9ftP ЦЩ 00,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема загрязнения окружающей среды и связанная с этим деградации растительности стала важной для промыш-ленно развитых стран, а в отдельных своих аспектах приобретает общепланетарное значение.

Наиболее мощным источником отрицательного воздействия на леса являются атмосферные и наземные отходы перерабатывающих предприятий цветной металлургии. Совместное действие основных составляющих выбросов этих предприятий сернистого ангидрида и тяжелых металлов оказывает губительное влияние на лесную растительность.

Несмотря на многочисленные исследования, касающиеся вопросов воздействия атмосферного загрязнения на растительность, эта проблема остается неразрешенной, в частности для Среднего Урала - одного из крупнейших промышленных районов России.

Недостаток сведений о закономерностях изменения химического состава растений в условиях Среднего Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению, не дает возможности прогнозировать изменения, которые будут происходить в экосистемах при разных уровнях атмосферного загрязнения. Кроме того, важным является индикация слабого техногенного загрязнения растительности и установление пороговых значений накопления элементов-загрязнителей в растениях разных таксономических групп, вызывающих изменение их жизненного состояния. Таким образом, недостаточная изученность изменений, происходящих в химическом составе компонентов лесных экосистем, подвергающихся атмосферному загрязнению, предопределила постановку данного исследования.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение влияния атмосферного загрязнения окислами серы совместно с полиметаллической пылью (на примере атмосферных выбросов

Красиоуральского медеплавильного комбината (КМК)) на накопление химических элементов различными компонентами хвойных лесов Среднего Урала. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- дать оценку выпадения элементов-загрязнителей на территории исследуемых лесных экосистем, в градиенте расстояния от источника выбросов;

- изучить закономерности накопления химических элементов доминантами фитоценозов хвойных лесов Среднего Урала;

- изучить влияние атмосферного загрязнения выбросами КМК на свойства лесных почв;

- определить наличие связи и зависимости между показателями состояния компонентов лесных экосистем и накоплением химических элементов в этих компонентах.

Научная новизна работы. Проведено сопряженное изучение содержания элементов-загрязнителей в системе атмосфера-снег-почва-растение в хвойных лесах Среднего Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению окислами серы совместно с полиметаллической пылью. Получены данные по минеральному составу снеговых вод, почв и растений ключевых участков хвойных лесов, расположенных на разном удалении от источника выбросов. Использовался комплексный подход в исследованиях, позволивший установить взаимосвязь между аккумуляцией химических элементов в древесных и травянистых растениях и их жизненным состоянием, а также определить критические значения концентраций загрязнителей, вызывающих повреждение и разрушение лесных экосистем.

Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований положены в основу картирования загрязненных территорий Свердловской области при экологическом мониторинге. Установленные значения токсических концентраций элементов-загрязнителей для расте-

ний разных таксономических групп, а также взаимосвязь между аккумуляцией тяжелых металлов и серы растениями и характеристиками их жизненного состояния позволили прогнозировать результаты воздействия атмосферного загрязнения на растительность. Увеличение уровня накопления загрязняющих веществ в ассимилирующих органах растений находится в тесной связи с ухудшением общего состояния насаждения : уменьшением индекса санитарного состояния, снижением продолжительности жизни хвои и одновременным увеличением степени ее некротиза-ции и т.д.. И вследствие этого химический анализ является одним из наиболее чувствительных и надежных методов индикации атмосферного загрязнения ;

Положения, выносимые на защиту. 1. В условиях Среднего Урала древесный ярус значительно снижает выпадения атмосферных загрязнителей на ниже расположенные ярусы лесных фитоценозов. 2. Максимальной аккумулирующей способностью к загрязнению данного типа обладают растения живого напочвенного покрова и подлеска. Так мхи, папоротники, рябина и черемуха накапливают наибольшие количества тяжелых металлов и серы в ассимиляционных органах по сравнению с другими растениями, что облегчает обнаружение слабого техногенного загрязнения. 3. В районе действия атмосферных выбросов Красноуральского медеплавильного комбината сернистый ангидрид оказывает отрицательное воздействие на жизненное состояние как отдельных растений, так и фитоценоза в целом на большем расстоянии, чем тяжелые металлы.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались: на школе-семинаре молодых ученых УрО РАН «Проблемы рационального использования, воспроизводства и экологического мониторинга лесов (Свердловск, 1991); на школе-семинаре молодых ученых ф-та Почвоведения МГУ «Современные проблемы почвоведения и экологии» (Красновидово, 1993); на Международной научной конференции «Про-

мышленная ботаника: состояние и перспективы развития» (Кривой Ро1 1993); на научных семинарах лаборатории экологии техногенных расти тельных сообществ Ботанического сада УрО РАН (1991-1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов и списка литературы. Список цитируемой ли тературы включает 179 наименований, из них 58 на иностранных языка? Общий объем работы 131 страниц текста, включая 25 таблиц и 12 р[ сунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

На основании обзора отечественной и зарубежной литературы главе обсуждаются различные аспекты взаимодействия атмосферных зг грязнителей и растений, а также их сообществ. Рассматривается влияни атмосферного загрязнения на почву. Дается анализ методов оценки жи: ленного состояния растений и чистоты атмосферного воздуха. Отмечаеп ся малочисленность и неоднозначность данных об изменении химическс го состава растений, снеговой воды и почвы лесных экосистем, испыть вающих воздействие промышленных выбросов, а также недостаточна изученность закономерностей во взаимосвязях между аккумуляцией элб ментов-загрязнителей и различными характеристиками состояния экоы стем. Авторы сопряженного исследования системы атмосфера-почв; растение считают, что максимальной чувствительностью к атмосферном загрязнению обладает живой напочвенный покров, накапливая наибол! шее количество загрязняющих веществ по сравнению с древесными ра< тениями в тех же условиях, что облегчает обнаружение слабого техноге!

ного загрязнения. Такие работы проводились в условиях лесотундры (Алексеев, 1989; Власова, Филипчук, 1990; Менгциков, 1992, и др.), северной тайги (Алексеев, Ярмишко, 1984; Лянгузова, 1990; Черненькова, Макаров, 1996, и др.), южной тайги (Дончева, 1978; Gordon, Gorham, 1963; Freedman et al., 1990; и др.). Но за редким исключением (Смит. 1985; Лянгузова, 1990) отсутствуют работы, где бы обсуждались особенности распределения загрязняющих веществ в компонентах фитоценоза и лесных экосистем в целом. Недостаточно внимания уделяется изучению индивидуальной изменчивости содержания химических элементов в растениях разных видов в зависимости от техногенной нагрузки.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

В главе дается характеристика геолого-геоморфологических условий, климата, почв и растительности Среднего Урала, где проводились исследования. Работа выполнялась в окрестностях г. Красноуральска (Свердловской области). По схеме лесорастительного районирования Б.П. Колесникова t соавт. (1973), эта территория приурочена к ЗападноСибирской равнинной лесорастительной области, зауральской холмисто-предгорной провинции, южно-таежному округу.

Господствующий ландшафт в этом районе - чередующиеся, слабо возвышенные участки и плоские неглубокие, нередко заболоченные депрессии. Климатические условия благоприятны для произрастания таежных лесов средней производительности (Прокаев, 1976).

Господствующие формации - сосновые, сосново-еловые и полидоминантные темнохвойные. В производных лесах основным лесообразова-телем выступает береза, реже осина. По производительности леса в районе исследований - II-III классов бонитета. Почвы дерново-подзолистые среднесуглинистые на суглинистом элювии-делювии горных пород.

В составе выбросов комбината присутствуют SO2 (74 тыс. т/год), фтористые соединения (790 т/год), С02 (1000 т/год), твердых частиц (7.250 т/год).

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Постоянные пробные площади (ППП) 0,5 га размером каждая были заложены по общепринятым методикам в трех направлениях от источника выбросов (север, восток и юг). Контрольную пробу заложили в 30 км на юг от Красноуральского медеплавильного комбината. Общее число проб - 9. На пробах был произведен полный учет деревьев, сделаны геоботанические описания. На каждой пробной площади закладывали почвенный разрез, с отбором проб по генетическим горизонтам с целью определения физических и химических свойств.

На всех пробных площадях (в основном это сосняки разнотравные, кроме ППП С-10, В-15 - ельник кисличниковый и контроля -сосняк ягодниковый) доминирующим видом была сосна обыкновенная. Класс бонитета насаждений - в основном II, полнота" 0,6-0,8, средний возраст 80-120 лет. Почвы - дерново-подзолистые.

С целью изучения техногенной нагрузки на леса в окрестностях КМК в летний период 1991,1992 годов устанавливали сорбенты на основе двуокиси свинца с последующим определением "активности" SO2 в воздухе по методике Форана (Foran et al., 1956) и в конце зимы указанных годов отбирали образцы снега конвертным способом в 5-ти кратной повторности.

На каждой пробной площадке отбирали хвою текущего года и листья с 20 деревьев каждого доминантного вида из средней части кроны и надземную фитомассу доминантных травянистых растений с 10 учетных площадок по 1 м2.

Визуальные признаки повреждения деревьев определялись по трем показателям:

- оценка санитарного состояния;

- изменение окраски хвои;

- дефолиация кроны,

используя методику организации и проведения работ по мониторингу лесов СССР в рамках Международной совместной программы по оценке и мониторингу воздействия загрязнения воздуха на леса в регионах Европейской Экономической Комиссии ООН и «Инструкции ...» (1983). Визуальную оценку состояния деревьев проводили в третьей декаде августа и начале сентября 1990, 1992 гг.

Методы анализа содержания химических элементов.

В образцах почв и снеговой воды определяли содержание водорастворимых сульфат-ионов по стандартной методике определения подвижных веществ в почвенных образцах и фтора потенциометрическим способом (Агрохимические методы..., 1981). Кроме того в образцах почв проведен анализ рН в водной и солевой вытяжках, показателей плодородия (содержание калия, фосфора и гумуса) по стандартным методикам.

Во всех образцах фитомассы растений, почвы и снеговой воды определяли валовое содержание металлов. Си, Ъп., РЬ, Со, Сс1 определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, Са, К, N3 - эмиссионным методом на приборе спектрофотометр С-115М.

Объемы выполненных работ.

За период исследований выполнены следующие объемы работ:

- заложены 7 постоянных пробных площадей в естественных насаждениях, 1 - в производном насаждении, 1 - в "техногенной пустыне";

- изучена почва по 25 разрезам и 255 образцам почвы;

- изучено 50 образцов снега;

- исследовано 125 образцов сорбентов на основе РЬОг;

- оценено санитарное состояние у 900 деревьев;

- отобрано и проаналиизровано 230 образцов хвои, 200 - листье 110 - надземной фитомассы травянистых растений;

- проведено 1300 химических анализов.

Всего выполнено около 5000 различных измерений.

ГЛАВА 4. ЖИЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДРЕВОСТОЕВ И ИХ ДИНАМИКА.

Изучение древостоев по категориям санитарного состояния пока: ло, что максимальное число здоровых деревьев обнаруживается на ПГ Ю-30 (контроль). Здесь деревьев сосны 1 категории по состоянию - 54 %. В большей степени сосна повреждена на ППП Ю-7 и В-7. По сравг нию с контролем, в зоне воздействия выбросов изменяется распределен деревьев по категориям санитарного состояния, здесь преобладают де{ вья 2-й категории (от 40%до 30%). Увеличивается количество деревьеЕ и 4 категории (с 1% в контроле до 50% на ППП Ю-7, В-7).

Оценка деревьев по степени пожелтения и изреживания кроны г казывает, что по мере приближения к источнику выбросов увеличивает количество деревьев с пожелтевшей хвоей и изреженной кроной. В б о; шей степени (до 52,1% деревьев) хвоя повреждена в южном и восточн направлениях.

Состояние еловой части древостоев в исследуемых лесах лучг Так в зоне сильного влияния выбросов КМК (7 км) выявлено нали^ здоровых деревьев ели - 7,9-6,7% (при отсутствии таковых деревьев I сны).

Повторное обследование древостоев в 1992 году показало, что < стояние насаждений ухудшается по сравнению с 1990 г.. Зона, где отс; ствуют здоровые деревья сосны продвинулась от 7 км до 20 км. Коли

ство ослабленных деревьев увеличилось с 27% до 43,1-50,0%. Ежегодный отпад деревьев сосны в южном и восточном направления за исследуемый период составил от 1,5 до 2,0%. Значительные изменения отмечаются в состоянии кроны деревьев на исследуемых пробных площадях. Так в радиусе 7 км от КМК преобладают деревья 2 класса дефолиации и 1 класса дехромации хвои.

Установлено, что с увеличением техногенной нагрузки состояние древостоев ухудшается, увеличивается количество деревьев с пожелтевшей хвоей и изреженной кроной.

По инструкции лесопатологического обследования (1990) хвойные леса на удалении 7 км от источника атмосферного загрязнения следует отнести к сильно ослабленным насаждениям, на удалении 15-20 км - к средне ослабленным, контроль (30 км) - слабо ослабленным насаждениям.Таким образом условно можно выделить три зоны влияния КМК на жизненное состояние деревьев: 1 (до 7 км) - сильного влияния; 2 (до 20 км) - среднего влияния; 3 (от 20 до 30 км) - слабого влияния. Наиболее чувствительным видом древесных растений при данных условиях загрязнения является сосна обыкновенная, степень повреждения которой можно фиксировать по визуальным признакам уже на ранних стадиях повреждения по состоянию кроны.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ Б02 НА ЛЕСНЫЕ ФИТОЦЕНОЗЫ.

Оценка выпадения содержащих серу веществ на территории ключевых участков хвойных лесов произведена на основе данных о содержании БОг в воздухе и Б04 в снеговой воде.

Анализ полученных результатов показал, что максимальное содержание БОз в воздухе (42,90-54,65 мг/м2 сут.) обнаруживается на удалении

1 км от источника выбросов, а на удалении 7 км от КМК - 38,52-39,21 мг/м2 сут. Изучение сезонной активности БС^ в атмосферном воздухе в течение вегетационного периода показало незначительное колебание этого показателя, как правило, с некоторым увеличением к осени. Согласно классификации уровней загрязнения, разработанной в условиях северной тайги (Цветков, 1991), значения «активности» Б02 в воздухе в районе КМК соответствуют: на удалении 1 км - уровню очень сильного загрязнения, на удалении 7 км - сильному загрязнению, 15 км - слабому загрязнению, 30 км (контроль) - фоновым значениям.

Из расчета вероятных величин техногенных нагрузок на поверхность почвы двуокиси серы в выделенных зонах за летний период установлено: на расстоянии 1 км от источника выбросов приходится 44 кг/га БОз, 7 км - 30,2 кг/га БСЪ, 15 км - 22,6 кг/га, 30 км - 11,6 кг/га 5СЬ.

Содержание БО^ионов в снеговой воде не превышает 0,11 мг/л по всему профилю наблюдений, что является фоновой концентрацией по нашим данным.

Реакция снеговой воды слабо-кислая (рН в среднем 5,7) на всех пробных площадях, с увеличением до 6,3 в непосредственной близости от Красноуральского медеплавильного комбината.

Ненарушенные почвы исследуемых лесных экосистем характеризуются слабокислой реакцией верхних горизонтов на всех ключевых участках, низким содержанием питательных веществ. По мере приближения к источнику выбросов наблюдается разрушение, как почвенного покрова, так и растительности. Вблизи КМК эрозионные процессы привели к смыву верхних горизонтов почв. В эрозионно ненарушенных почвах наблюдается подкисление верхних горизонтов, снижение содержания гумуса, подвижных форм К при одновременном повышении количества подвижного Р и увеличении содержания сульфат-ионов почти в 20 раз по сравнению с контролем. Распределение серы по профилю всех лесных почв ха-

растеризуется наличием двух максимумом: в поверхностных горизонтах (Ао,А|) и в горизонте вмывания (В). Реакция эрозионно ненарушенных почв сильно-кислая (рН в среднем 4,5).На смытых почвах рН достигает 2,3.

С приближением к комбинату концентрация серы в ассимиляционных органах растений возрастает с увеличением степени загрязнения почвы и отражает уровень атмосферного загрязнения (табл.2). Рост уровня аккумуляции серы в хвое деревьев находится в тесной взаимосвязи с ухудшением жизненного состояния древостоя: снижением класса санитарного состояния, уменьшением продолжительности жизни хвои и одновременном увеличении степени ее некротизации, и изрежива-ния кроны деревьев в целом.

Максимальной аккумулятивной способностью обладает живой напочвенный покров и подлесок. Древесный ярус и подрост в данных условиях, несмотря на более низкие показатели накопления серы в хвое, в силу своей эдификаторной роли в лесных экосистемах, заслуживают особое отношение к оценке их состояния при индикационных исследованиях (табл. 2).

Установлены критические значения индексов нагрузки (отношение концентрации элемента-загрязнителя в соответствующих частях растений в условиях атмосферного загрязнения к его фоновому содержанию), при которых происходит повреждение и разрушение древостоев и лесных экосистем в целом. В зоне сильного загрязнения лесных экосистем значение индекса нагрузки серы для хвои сосны составляют Ь5=1.4.

Таблица 1.

Характеристика состояния компонентов лесных экосистем и уровни аккумуляции химических

элементов в них на разном расстоянии от источника загрязнения.

№ ппп Состояние древостоев Почвенные горизонты, мощность (см) рН Содержание Б04 «Актив-ность» в воздухе, мг ЙОг/м2 сут.

Почвы (вод.) Снега Снег, мг/л Почва, мг/100 г

В-0,5 Техногенная пустыня 0-5 5-10 10-20 2,3+0,1 2,7+0,1 2,6+0,2 6,3+0,1 0,11+0,03 416,00+30,58 231,34+19,73 175,50+13,45 -

В-1 Производный лес А„ (0-1) А, (1-5) А2(8-12) В (20-65) 4,1+0,1 4,7+0,2 5,0+0,2 5,3+0,2 5,8+0,1 0,10+0,02 31,98+1,12 19,23+3,23 18,68+1,59 45,40+5,21 47,87+5,45

В-7 Сильно ослабленные А„ (0-2) А,(2-8) А,А2 (8-10) В (13-52) 4,7+0,3 4,6+0,1 4,7+0,1 5,3+0,2 5,4+0,2 0,10+0,01 23,89+2,18 21,22+2,92 17,03+2,01 22,00+3,04 32,85+4,11

В-15 Средне ослабленные А»(0-2) А, (2-8) А2 (14-22) В (29-63) 3,9+0,1 3,7+0,2 4,9+0,1 4,7+0,1 5,2+0,1 0,10+0,03 21,97+2,14 17,90+0,09 17,47+2,46 25,31+3,22 24,54+3,52

Ю-30 Условно здоровые А0(0-1) А,(1-9) А2 (28-37) В (39-67) 5,5+0,2 5,0+0,2 4,5+0,3 4,9+0,2 5,5+0,1 0,09+0,02 19,60+2,29 15,33+2,41 15,28+2,41 20,50+3,51 12,59+0,22

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ НА ЛЕСНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ.

Оценка выпадения элементов-загрязнителей на территории ключевых участков лесов в районе КМК проведена на основе данных о содержании металлов в снеговой воде.

По мере приближения к источнику загрязнения возрастает концентрация тяжелых металлов. Относительно щелочноземельной фракции атмосферных выпадений такой закономерности не выявлено. В ненарушенных лесных экосистемах за зимний период суммарное выпадение соединений Си, №, Хп, РЬ составляет 1,6 кг/га. В зоне сильного загрязнения лесных экосистем эта величина возрастает примерно в 5 раз.

В зоне полной деградации лесных экосистем суммарное выпадение этих загрязнителей составляет около 15 кг/га.

Все отмеченные изменения в химизме лесных почв в результате воздействия атмосферного загрязнения двуокиси серы являются также и следствием накопления тяжелых металлов в исследуемых почвах. Многолетнее выпадение атмосферных загрязнителей привело к загрязнению почв, особенно их верхних горизонтов, тяжелыми металлами. По мере приближения к комбинату возрастает валовое содержание Си, №, Ъп, РЬ, Сс1, Со в почвах. Региональной особенностью лесных почв Среднего Урала является более высокое, по сравнению с другими металлами, содержание цинка (табл. 2). Отмечается тесная и статистически достоверная зависимость в накоплении тяжелых металлов и серы в лесных почвах, что свидетельствует об одинаковых закономерностях эмиссии и распределении этих поллю-тантов в окрестностях КМК.

В южнотаежных лесах Среднего Урала максимальным накоплением тяжелых металлов характеризуются растения живого напочвенного покрова. Меньше всего накапливает поллютанты древесный ярус. Но с увеличением техногенной нагрузки деревья в силу густого расположения в насаждениях, и выступая в роли мощного биофильтра, накапливают тяжелые металлы в количествах сравнимых с показателями аккумуляции представителей более низких ярусов лесных фитоценозов. Особенно наглядно данный факт подтверждают расчеты индексов нагрузки. Последние для древесного яруса по отдельным металлам превышают соответственные значения для подроста и травянистых растений в несколько раз.

На основании данных (табл. 2) можно утверждать, что максимальное количество металлов аккумулируется в почве, затем в растениях живого напочвенного покрова, подлеске и далее в древостое. Для оценки биофильтрующей роли отдельных компонентов лесных фитоценозов, нами произведен расчет фитомассы (кг/га), с использованием формул расчета фитомассы хвои (возд. сух. вес..) древостоя, предложенных В.А. Усольцевым (1997) на основе таксационных показателей и данных геоботанических описаний, и значений накопления тяжелых металлов и серы в фитомассе растений на ключевых участках. Полученные данные показывают, что по мере приближения к источнику выбросов древостой выступает в роли доминирующего биофильтра (накопителя) элементов загрязнителей. И по отдельным элементам превышение накопления металлов фитомассой составляет от 2 (для Za, Б) до 5-6 раз (для Си, №)(рис.).

Таблица 2.

Характеристика накопления элементов-загрязнителей и состояния

компонетов фитоценозов на разном удалении от КМК, мг/кг.

Показатель Постоянные пробные площади

В-1 В-7 В-15 ю-зо

Среднее содержание элементов в:

Хвоя сосны

Си - 363,21 96,43 9,01

N1 - 320,56 70,63 7,11

2п - 143,01 72,00 35,88

Б,0/« - 0,148 0,136 0,110

Листья рябины Си 396,25 100,38 11,96

№ - 290,51 111,86 8,91

Ъа - 139,64 91,37 34,25

Б, % - 0,446 0,179 0,130

Листья вейника

Си 800,45 400,55 91,33 9,51

№ 555,34 311,85 69,48 8,31

гп 234,25 186,55 72,25 69,41

Б, % 0,312 0,499 0,257 0,213

Таллом РоЬНа

Си 899,09 399,81 109,11 13,33

N1 600,54 300,89 89,35 11,81

261,71 211,81 85,81 65,44

Б,0/» 0,343 0,270 0,196 0,213

Почва Ао

Си 951,91 491,51 81,02 66,91

№ 603,41 305,73 66,23 62,02

2п 693,02 351,98 76,81 73,50

Санитарное состояние - 3,2 2,8 1,8

древостоя

Биомасса хвои древес- - 3043 3097 3875

ного яруса, кг/га

Биомасса травянистых 182 628 682 1030

растений, кг/га

Проективное покрытие 15 40 40 73

травянистого яруса, %

4

3,6

5

3 -

С2

0 I-

X ф

1 2,5 -о

В-1 ЖНП В*7 ЖНП Др. В-20ЖНП Др. Ю-ЗОЖНП Др.

Рис. Накопление поллютантов в компонентах фотоценозов, кг/га: ЖНП- живой напочвенный покров, Др. - древостой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведенные исследования показывают, что сопряженное изучение системы атмосфера-почва-растение позволяет выявить общие черты и отличия в состоянии различных ярусов лесных фитоценозов в зависимости от уровня техногенной нагрузки.

Исходя' из особенностей строения южнотаежных лесов, древесный ярус значительно снижает выпадения атмосферных загрязнителей (особенно тяжелых металлов) на ниже расположенные ярусы фитоценоза и почву. И вследствие этого подпологовые компоненты лесных экосистем испытывают меньшее воздействие техногенного загрязнения, но при этом демонстрируют разную чувствительность к нему. Максимальной аккумулятивной способностью к загрязнению данного типа (в частности к серосодержащим поллютантам) обладают растения живого напочвенного покрова и подлеска. Так мхи, папоротники, злаки, рябина и черемуха накапливают наибольшие количества тяжелых металлов и серы в ассимиляционных органах по сравнению другими растениями, что облегчает обнаружение слабого техногенного загрязнения. Несмотря на это, для определения предельно допустимых техногенных нагрузок на растительность в условиях южной тайги наиболее приемлем древесный ярус в силу наибольшего количественного контакта с атмосферными выбросами и достоверно различимых показателей накопления поллютантов в зависимости от уровня эмиссионных нагрузок и из-за важной эдификаторной роли древостоя в лесных экосистемах.

Многолетнее выпадение атмосферных загрязнителей привело к полной деградации почвенного покрова и лесных фитоценозов в целом в непосредственной близости от комбината. Сравнение данных по содержанию тяжелых металлов в почве с их кларковыми уровнями в почвообразующих

породах и минеральных горизонтах почв Урала показывает, что критические значения содержания изучаемых химических элементов в лесных почвах обнаруживаются на удалении 7 км от источника выбросов. На большем удалении эти показатели либо равны, либо незначительно выше своих кларков. Аналогичные результаты получены и при сравнении показателей накопления тяжелых металлов в почве с предельно допустимыми концентрациями данных элементов для почв. Следовательно, атмосферные выбросы Красноуральского медеплавильного комбината приводят к накоплению тяжелых металлов в верхних горизонтах почв до токсического уровня на удалении 7 км от источника загрязнения. Высокотоксичный уровень содержания серосодержащих веществ в верхних корнеобитаемых горизонтах подзолистых лесных почв наблюдается на удалении 1 км от КМК.

По оценке содержания двуокиси серы в атмосферном воздухе значения концнтрации БСЬ (мг/м3) на удалении 15 км приближаются к предельно допустимым значениям этого поллютанта. А на более близком расстоянии во много раз превышают условные ПДК диоксида серы в воздухе для растений. Это позволяет констатировать, что сернистый ангидрид оказывает отрицательное воздействие на жизненное состояние как отдельных растений, так и фитоценоза в целом на большем расстоянии, чем тяжелые металлы.

Как показывают полученные данные, химический анализ растений разных систематических групп является достаточно чувствительным и надежным методом обнаружения слабого техногенного загрязнения. Результаты проведенного исследования аккумуляции элементов-загрязнителей в различных компонентах лесных экосистем Среднего Урала могут быть положены в основу картирования загрязненных территорий при экологическом мониторинге. А также использованы для разработки

экологических нормативов техногенного загрязнения, т. к. дают достоверную информацию при решении задачи "доза-эффект".

ВЫВОДЫ.

1. Особенности химического анализа различных видов растений позволяют выявить слабое техногенное загрязнение еще до появления внешних признаков их повреждения. Допустимые концентрации в растениях, не вызывающие визуально наблюдаемых признаков повреждения, составляют для травянистых растений - Си - 10; № - 9; Zn - 60; РЬ - 6 мкг/г возд,-сух. массы; Б - 0,2%; для деревьев ели сибирской - Си - 9,5; № -1\Ъп- 60; РЬ - 4; Со - 0,3; Сй - 0,15 мкг/г; Б - 0,1%; для сосны обыкновенной -Си - 9; № - 7; гп - 36; РЬ - 4,5 мкг/г; Б - 0,1%.

2. Отмечена тесная взаимосвязь между уровнем накопления элементов-загрязнителей растениями разных компонентов исследуемых лесных фитоценозов и различными характеристиками их жизненного состояния.

3. Установлены критические значения индексов нагрузки (отношение концентрации элемента-загрязнителя в ассимиляционных органах растений в условиях загрязнения к его фоновому содержанию), связанные с повреждением растений, для сосны обыкновенной они равны Ьси=40; Ьмг45; Ьгп=4; Ьрь=3,5; Ь5=!,6; ели сибирской - ЬСи=39; Ь№=44; Ьгп=2; Ьрь=3; Ьсо=7,5; ЬСа=6; ^=1,8, для доминантных видов травянистых растений эти индексы соответствуют средним значениям ЬСц=33; Ь№=27; Ьял=3; Ьрь=2,5; Ь5=2,5,

4. Вследствие относительно густого расположения древесного яруса в южнотаежных лесах Среднего Урала наблюдается последовательное разрушение растительности по ярусам от древостоя к напочвенному покрову. Повреждение фитоценоза происходит не одновременно по всему верти-

кальному профилю, поскольку атмосферные загрязнители задерживаются прежде всего древесным пологом.

5. При атмосферном загрязнении двуокисью серы совместно с полиметаллической пылью у дерново-подзолистых почв исследуемых лесов отмечено ухудшение основных показателей плодородия, накопление загрязняющих веществ (сера, тяжелые металлы) в корнеобитаемых горизонтах до критических концентраций для растений.

6. Количественные данные по аккумуляции загрязняющих веществ отдельными компонентами лесных экосистем (древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров, почва, снег) могут быть положены в основу соответствующего картирования загрязненных территорий при экологическом мониторинге, а данные об атмосферном выпадении поллютан-тов существенно дополняют их.

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Сродных Т.Б., Власенко В.Э. Особенности анатомо-морфологнческого строения хвои лиственницы сибирской и ели сибирской в районе предлесотундры.//Динамика лесных фитоценозов и экология насекомых вредителей в условиях антропогенного воздействия. Свердловск, 1991. С. 51-58.

2. Власенко В.Э. Аккумуляция соединений серы в компонентах лесотундровых биогеоценозов в условиях техногенного загрязне-ния.//Проблемы рационального использования, воспроизводства и экологического мониторинга лесов.(Информационные материалы). Свердловск, 1991. С. 29-30.

3. Власенко В.Э., Василюк Л.В. Аккумуляция серы в различных компонентах лесных экосистем в условиях техногенного воздействия на

юге Таймыра.//Техногенные воздействия на лесные сообщества и проблемы их восстановления и сохранения. Екатеринбург: Наука Ур.отд., 1992. С. 44-47.

4. Власенко В.Э. Закономерности накопления серы в компонентах лесных фитоценозов Среднего Урала в условиях техногенного загрязнениям/Тез. Докл. Междунар. Науч. Конф. «Промышленная ботаника: Состояние и перспективы развития».- Донецк, 1993. С. 85-86.

5. Власенко В.Э. Влияние техногенного загрязнения на свойства дерново-подзолистых почв в лесах Среднего Урала.//Тез. Докл. Школы-семин. Мол. Уч. Ф-та Почвоведения МГУ «Современные проблемы почвоведения и экологии».-М., 1993. С.20.

6. Власенко В.Э., Менщиков С.Л., Махнев А.К. Состояние и-устойчивость хвойных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения на Среднем Урале.//Экология. №3. 1995. С.193-196.

7. Менщиков С.Л., Власенко В.Э., Евстюгин A.C. Локальный мониторинг лесных экосистем в условиях разных типов загрязнения.//Материалы Междунар. Совещ. «Биологическая рекультивация нарушенных земель.», УрО РАН, 1997. С. 184-192.

8. Менщиков С.Л., Власенко B.C. Методические особенности оценки :тепени повреждения лесов аварийными выбросами промышленных пред-1риятий.//Тез. докл. Междунар. конф. "Экология таежных лесов" 14-18 :ент. 1998 г. Сьпсгывкар, Коми НЦ УрО РАН, 1998. С. 196.

ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ УрО РАН 29.11.99 Заказ 422 1,0 п.л. Тираж 100

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Власенко, Вячеслав Эдуардович

ВВЕДЕНИЕ.4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.8

1.1. Методы определения двуокиси серы в атмосфере.8

1.2. Геохимическая трансформация почв и растительности при загрязении диоксидом серы.11

1.3. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на лесные экосистемы.21

1.4. Диагностика повреждения древостоев.36

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ,. .40

2.1. Геологическое строение и рельеф.40

2.2. Почвы.41

2.3. Климат.43

2.4. Растительность.45

2.5. Общая характеристика техногенного воздействия КМК на природную среду.49

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.52

3.1. Характеристика пробных площадей.52

3.2. Методы химического анализа образцов.61

3.3. Методика оценки жизненного состояния деревьев.63

ГЛАВА 4. ЖИЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДРЕВОСТОЕВ И ИХ ДИНАМИКА.66

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БОг НА ЛЕСНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ.72

5.1. Динамика содержания двуокиси серы в атмосферном воздухе.72

5.2. Динамика накопления серы в почве и снеге.76

5.3. Воздействие серного атмосферного загрязнения на растительность.81

5.4. Влияние азота налесные экосистемы.88

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОМПОНЕНТАХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ.94

6.1. Накопление металлов в снеге.94

6.2. Накопление металлов в почве.97

6.3. Накопление металлов в растениях.102

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности аккумуляции химических элементов в отдельных компонентах лесных экосистем Среднего Урала в условиях аэротехногенного загрязнения"

Проблема загрязнения окружающей среды и связанная с этим повреждений растительности стала важной для промышленно развитых стран, а в отдельных своих аспектах приобретает обще планетарное значение.

Наиболее мощным источником отрицательного воздействия на леса являются атмосферные и наземные отходы, перерабатывающих предприятий цветной металлургии. Дымо-газовые выделения только медеплавильных предприятий на Урале поражают (в разной степени) ландшафты ориентировочно на площади 100 тыс. га; полностью лишенная естественного почвенно-растительного покрова территория составляет около 2-2,5 тыс. га (Лукьянец, Шилова, 1979). В районах этих предприятий формируются искусственные сернокислые ландшафты (Пе-рельман, 1977) с "кислыми дождями", своеобразным засолением почв, изрежива-нием растительного покрова.

Несмотря на многочисленные исследования, посвященные вопросам устойчивости южнотаежных лесов Урала к совместному воздействию сернистого газа и тяжелых металлов, эта проблема остается актуальной, в частности для Свердловской области - одного из крупнейших промышленных районов Урала.

Недостаток информации о закономерностях накопления поллютантов в различных компонентах лесных фитоценозов не дает возможности прогнозировать изменения, которые будут происходить в экосистемах при том или ином уровне атмосферного загрязнения. Кроме того, важным направлением исследования остается определение фоновых уровней аккумуляции элементов-загрязнителей в биотических и абиотических компонентах экосистем из-за продолжающегося глобального техногенного загрязнения. Не менее актуальной задачей является также индикация слабого загрязнения растительности и установление пороговых значений накопления элементов-загрязнителей в растениях разных таксономических групп, вызывающих изменение их жизненного состояния. Таким образом, недостаточная изученность изменений, происходящих в химическом составе компонентов лесных экосистем Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению, предопределила постановку данного исследования.

Целью диссертационной работы является исследование влияния атмосферного загрязнения окислами серы совместно с полиметаллической пылью на накопление химических элементов в различных компонентах хвойных лесов Среднего Урала (на примере техногенных атмосферных выбросов Красноуральского медеплавильного комбината). Для достижения указанной цели решались следующие основные задачи :

- оценить выпадение элементов-загрязнителей на территории изучаемых лесных экосистем, расположенных на разном удалении от источника выбросов;

- изучить закономерности накопления химических элементов доминантами сообществ хвойных лесов Среднего Урала;

- изучить влияние атмосферного загрязнения выбросами Красноуральского медеплавильного комбината на свойства лесных почв;

- рассмотреть возможные связи и зависимости между показателями жизненного состояния древесного яруса и живого напочвенного покрова лесных экосистем и накоплением химических элементов в этих компонентах.

Научная новизна. Проведено сопряженное исследование содержания элементов-загрязнителей в системе атмосфера-снег-почва-растение в хвойных лесах Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению двуокисью серы совместно с полиметаллической пылью. Получены данные по химическому составу атмосферного воздуха, снеговой воды, почвы и растений на ключевых участках хвойных лесов, расположенных на разном удалении от источника выбросов.

Использованный комплексный подход в исследованиях позволил установить условный фоновый на данный момент техногенный уровень содержания поллютантов в различных компонентах лесных фитоценозов, взаимосвязь между содержанием химических элементов в растениях и их жизненным состоянием, а также определить критические значения концентраций загрязнителей, вызывающих повреждение и разрушение лесных экосистем.

Практическая значимость работы. Результаты выполненных исследований положены в основу картирования загрязненных территорий при экологическом мониторинге. Выявленные показатели накопления элементов-загрязнителей для растений разных таксономических групп, а также взаимосвязь между содержанием химических элементов и характеристиками их жизненного состояния позволили диагностировать и прогнозировать результаты воздействия атмосферного загрязнения на растительность. Увеличение уровня аккумуляции загрязняющих веществ в ассимиляционных органах растений находится в тесной связи с ухудшением общего состояния насаждения : уменьшением индекса санитарного состояния, снижением продолжительности жизни хвои и одновременным увеличением степени ее некротизации и т.д. И вследствие этого химический анализ растений является одним из наиболее чувствительных и надежных методов индикации атмосферного загрязнения.

Положения, выносимые на защиту. 1. В условиях Среднего Урала древесный ярус значительно снижает выпадения атмосферных загрязнителей на ниже расположенные яруса лесных фитоценозов. 2. Максимальной аккумулирующей способностью к загрязнению данного типа обладают растения живого напочвенного покрова и подлеска. Так мхи, папоротники, рябина и черемуха накапливают наибольшие количества тяжелых металлов и серы в ассимиляционных органах по сравнению с другими растениями, что облегчает обнаружение слабого техногенного загрязнения. 3. В районе действия атмосферных выбросов Красноураль-ского медеплавильного комбината двуокись серы оказывает отрицательное воздействие на жизненное состояние как отдельных растений, так и фитоценозов в целом на большем расстоянии, чем тяжелые металлы.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 научных работ.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Власенко, Вячеслав Эдуардович

выводы.

1. Химический анализ различных систематических групп и таксонов позволяет выявить слабое техногенное загрязнение еще до появления внешних признаков повреждения растений. Допустимые концентрации в растениях, не вызывающие визуально наблюдаемых признаков их повреждения, составляют для травянистых растений - Си - 10; N"1 - 9; Zn - 60; РЬ - 6 мкг/г возд.-сух. массы; Б - 0,2%; для деревьев ели сибирской - Си - 9,5; N1 - 7; - 60; РЬ - 4; Со - 0,3; Сс1 - 0,15 мкг/г; Б - 0,1%; для сосны обыкновенной - Си - 9; N1 - 7; Zn -36; РЬ - 4,5 мкг/г; Б - 0,1%.

2. Отмечена тесная взаимосвязь между уровнем накопления элементов-загрязнителей растениями разных компонентов исследуемых лесных фитоцено-зов и характеристиками их жизненного состояния.

3. Установлены критические значения индексов нагрузки (отношение концентрации элемента-загрязнителя в ассимиляционных органах растений в условиях загрязнения к его фоновому содержанию), связанные с повреждением растений. Для сосны обыкновенной они равны Ьси=40; Ьм=45; Ь2п=4; Ьрь=3,5; Ь5=1,6; ели сибирской - ЬСи=39; Ьм=44; Ьгп=2; ЬРЬ=3; ЬСо=7,5; ЬСс)=6; Ь3=1,8, для доминантных видов травянистых растений эти индексы соответствуют средним значениям Ьси=33; Ьм=27; Ьгг^З; Ьрь=2,5; Ьз=2,5.

4. Вследствие относительно плотного расположения древесного яруса в южнотаежных лесах Среднего Урала, наблюдается последовательное разрушение растительности по ярусам от древостоя к напочвенному покрову, т.е. повреждение фитоценоза происходит не одновременно по всему вертикальному профилю, поскольку атмосферные загрязнители задерживаются древесным пологом.

5. При атмосферном загрязнении двуокисью серы совместно с полиметаллической пылью у дерново-подзолистых почв исследуемых лесов отмечает

117 ся ухудшение основных показателей плодородия, накопление тяжелых металлов и серосодержанщих веществ в верхних корнеобитаемых горизонтах до критических концентраций для растений.

6. Количественные данные по аккумуляции загрязняющих веществ отдельными компонентами лесных экосистем (древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров, почва, снег) могут быть положены в основу соответствующего картирования загрязненных территорий при экологическом мониторинге, а данные об атмосферном выпадении поллютантов существенно дополняют их.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведенное исследование показывает, что сопряженное изучение системы атмосфера-почва-растение позволяет выявить общие черты и отличия в состоянии различных ярусов лесных фитоценозов в зависимости от уровня техногенной нагрузки.

Исходя из особенностей строения южнотаежных лесов, древесный ярус значительно снижает выпадения атмосферных загрязнителей (особенно тяжелых металлов) на ниже расположенные ярусы фитоценоза и почву. И вследствие этого, подпологовые компоненты лесных экосистем испытывают меньшее воздействие техногенного загрязнения, но при этом демонстрируют разную чувствительность к нему. Максимальной аккумулятивной способностью к загрязнению данного типа (в частности к серосодержащим поллютантам) обладают растения живого напочвенного покрова и подлеска. Так мхи, папоротники, злаки, рябина и черемуха накапливают наибольшие количества тяжелых мес таллов и серы в ассимиляционных органах по сравнению другими растениями, что облегчает обнаружение слабого техногенного загрязнения. Несмотря на это, для определения предельно допустимых техногенных нагрузок на растительность в условиях южной тайги наиболее приемлем древесный ярус в силу максимального контакта с атмосферными загрязнителями, достоверно различимых показателей накопления поллютантов в зависимости от уровня эмиссионных нагрузок и из-за важной эдификаторной роли древостоя в лесных экосистемах.

Многолетнее выпадение атмосферных загрязнителей привело к полной деградации почвенного покрова и лесных экосистем в целом в непосредственной близости от комбината. Сравнение данных по содержанию тяжелых металлов в почве с их кларковыми уровнями в почвообразующих породах и минеральных горизонтах почв Урала показывает, что критические значения содержания изучаемых химических элементов в лесных почвах обнаруживаются на удалении 7 км от источника выбросов. На большем удалении эти показатели либо равны, либо незначительно выше своих кларков. Аналогичные результаты получены и при сравнении показателей накопления тяжелых металлов в почве с предельно допустимыми концентрациями данных элементов для почв. Следовательно, атмосферные выбросы Красноуральского медеплавильного комбината приводят к накоплению тяжелых металлов в верхних горизонтах почв до токсических концентраций на удалении 7 км от источника загрязнения. Высокотоксичный уровень содержания серосодержащих веществ в почве наблюдается на удалении 1 км от КМК.

По оценке содержания двуокиси серы в атмосферном воздухе значения концентрации БС^ (мг/м3) на удалении 15 км приближаются к предельно допустимым значениям этого поллютанта. А на более близком удалении во много раз превышают ПДК диоксида серы в воздухе для растений. Это позволяет констатировать, что сернистый ангидрид оказывает отрицательное воздействие на жизненное состояние как отдельных растений, так и фитоценоза в целом, на большем расстоянии , чем тяжелые металлы.

Как показывают полученные данные, определение химического состава растений разных таксономических групп является достаточно чувствительным и надежным методом обнаружения слабого техногенного загрязнения. Результаты проведенного исследования аккумуляции элементов-загрязнителей в различных компонентах лесных экосистем Среднего Урала могут быть положены в основу картирования загрязненных территорий при экологическом мониторинге, а также использованы для разработки экологических нормативов техногенного загрязнения, т. к. дают достоверную информацию при решении задачи "доза-эффект".

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Власенко, Вячеслав Эдуардович, Екатеринбург

1. Агрохимические методы исследований. М.: Наука, 1975. 656 с.

2. Алексеев В.А. Особенности описания древостоев в условиях атмосферного загрязнения.//Взаимодействия лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Таллин, 1982. Ч. 1. С. 97-115.

3. Алексеев В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев.//Лесоведение, №5. 1989. С. 51-57.

4. Алексеев В.А. Некоторые вопросы диагностики и классификации поврежденных загрязнением лесных экосистем.// Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л.: Наука, 1990. С. 38-54.

5. Алексеев A.C., Тарасов Е.В. Состояние древостоев сосны в зоне промышленного загрязнения в связи с накоплением Ni и Си в биомассе хвои и напочвенного покрова.Юкология и защита леса. С.-Пб.-ая Лесотех. Акад. СПб, 1982. С. 10-15.

6. Алисов В.П. Климат СССР. М.: Изд-во МГУ, 1956. 128 с.

7. Аржанова B.C. Реакция почвы на техногенное воздействие.//Сихотэ-Алинский биояферный район : принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток, 1981. С. 110-117.

8. Барахтенова JI.A. Диагностика устойчивости сосновых лесов при техногенном загрязнении. Ч.Ш. Пороговые концентрации серы. Сиб. Биол. Ж., 1992. №1. С. 38-44.

9. Баширова Ф.И. Влияние почвенных доз микроэлементов на анатомо-мор-фологическое строение яблони сибирской./УРастительность и промышленное загрязнение. Ан СССР Ур. филиал, охрана природы на Урале, VII, Свердловск, 1970. С. 42-47.

10. Бессонова В.П. Устойчивость к тяжелым металлам и механизмы антиокси-дантной защиты.//Промышленная ботаника : «Состояние и перспективы развития». Тез. докл. междунар. науч. конф. (Кривой Рог, май 1993). Донецк, 1993. С. 78-79.

11. Бигон III, Харпер Дж., Таунсенд К. Экология, особи, популяции и сообщества. Т. 1, М.: Мир, 1989. 667 с.

12. БондаревЛ.Т. Ландшафты, металлы и человек. Л.: Мысль, 1976. 72 с.

13. Вернадский В.И. Биогеохимические очерки. М.: Изд-во Ан СССР, 1940. 234 с.

14. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы земли и ее окружения. М.: Наука, 1965. 374 с.

15. Влияние загрязнений воздуха на растительность. Причины. Воздействие. Ответные меры.//Пер. с нем., М.: Лесная промышленность, 1981. 184 с.

16. Воронков H.A., Жнрин В.М., Касимов В.Д. и др. Временная методика по учету сосновых насаждений, подверженных влиянию промышленных выбросов. М., 1988. 26 с.

17. Воскресенский С.С. Геоморфология СССР. М. : Высшая школа, 1968. 368 с.

18. Гамбарян С.К., Черданцева В.Я. Влияние загрязнения воздуха промышленными выбросами на развитие мохообразных в лесных биогеоцено-зах.//Экспериментальная биогеоценология и агроценозы. Тез. докл. Все-союз. сов. М.: Наука, 1964. С. 148-157.

19. Гармаш Г.А. Закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в почвах, находящихся в зоне воздействия металлургических предпри-ятий.//Почвоведение, №2, 1985. С. 27-32.

20. Герасимов A.B. Биохимические аспекты поведения тяжелых металлов в природных компонентах темно-хвойной тайги Южного Прибайка-лья.//Ландшафтно-геохимические исследования антропогенных систем. Ан СССР. Моск. Филиал Географ. Общ. СССР. М., 1990. 57-72 с.

21. Гетко Н.В. Растения в техногенной среде. Минск: Наука и техника, 1989. 208 с.

22. Грешта Я. Влияние промышленной загрязненности воздуха на сосновые и еловые древостои.//В сб. «Растительность и промышленное загрязнение.» (Охрана природы на Урале). В. VII, Свердловск, 1970. С. 20-26.

23. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. 200с.

24. Дончева A.B. Техногенное поступление вещества в сфере воздействия металлургического производства.//Геохимия ландшафтов и борьба с загрязнением природной среды. М., 1977. С. 2-4.

25. Дончева A.B. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. М.: Лесная промышленное, 1978. С. 96.

26. Дончева A.B., Козаков Л.К., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды. М.: Экология. 1992. 256 с.

27. Гришина Л.А., Мягкова А.Д. и др. Защитная роль подстилки при атмосфеном загрязнении почв.//Роль подстилки в лесных биогеоценозах М 1983 С.49-50.

28. Елпатьевский В. А. Тяжелые металлы в геосистемах (к методике исследований).//Сихотэ-Алинский биосферный район : принципы и методы экологического мониторинга., Владивосток, 1981. С. 62-89.

29. Зайцев Г.Н. Математический анализ биологических данных. М.: Наука, 1991. 184 с.

30. Зайцев C.B. Влияние загрязнения атмосферы выбросами тепловых электростанций на сосновые насаждения Левобережья УССР.//Автореф. Дисс. На соиск. Уч. ст. к. б. н., Днепропетровск, 1990. 18 с.

31. Иванов А.Ф. Рост древесных растений и кислотность почв. Минск: Наука и техника, 1970. 218 с.

32. Иванова E.H. Почвы Урала./УПочвоведение, №4, 1947. С.34-56.

33. Ивлев А.М. Биогеохимия. М., 1979. 127 с.

34. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев : Наукова думка, 1978. 245 с.

35. Инструкция по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР. Госкомитет СССР по лесному хозяйству ВО «Леспроект». М. 1983. 181 с.

36. Кайрюкштис Л.А. Гибель лесов в странах Западной Европы и возможные последствия. Лесн. Хоз., №5,1989. С. 34-38.

37. Касимов В.Д., Мартынюк A.A. Мониторинг лесов в условиях загрязнения природной среды.// Обзорная информация. В. 8. ВНИИЦ. Лесресурс Госком-леса СССр.,М., 1990. 30 с.

38. Ковалев Б.И., Филипчук А.И. Состояние лесов в зоне воздействия промышленных выбросов.// Лесное Хозяйство, №5, 1990. С. 36-38.

39. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. 345 с.

40. Колесников Б.П., Зубарева P.C., Смолоногов Е.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области : Практическое руководство. Свердловск, УФ АН СССР, 1973. 176 с.

41. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф. и др. Экологическое нормирование техногенн-ных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург УИФ «Наука», 1994. 280 с.

42. Комар И.В. Рациональное использование природных ресурсов и ресурсные циклы. М.: Наука, 1975.212 с.

43. Костенко A.B. К вопросу индикации загрязнения почв серосодержащими техногенными выбросами.//Экологические аспекты охраны и рационального использования биологических ресурсов. Сб. науч. тр. молод, уч. Днепропетровск, 1989. С. 54-59.

44. Кулагин Ю.З. Газоустойчивость растений и преадаптация.//Экология, №2, 1973. С. 50-54.

45. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.: Наука, 1976. 124 с.

46. Кулагин Ю.З. Лесообразующие виды, техногенез и прогнозирование. М.: Наука, 1980. 116 с.

47. Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978. 384 с.

48. Лисиньски Е.А., Армолайтис К. Оценка состояния сосны и ели в лесном мониторинге. Умсо, 1992. 29 с.

49. Лукина Н.В., Никонов В.В., Райтко X. Химический состав хвои сосны на Кольском полуострове.//Лесоведение, №6. 1994. С. 10-22.

50. Лукьянец А.И., Шилова И.И. Ландшафтно-экологическое зонирование территорий, подверженных воздействию дымо-газовых выделений медеплавильных предприятий Урала.//В кн. «Человек и ландшафты.» Свердловск. : УНЦ АН СССР, 1979. С. 28-31.

51. Лянгузова И.В. Аккумуляция химических элементов в экосистемах сосновых лесов Кольского полуострова в условиях атмосферного загрязне-ния.//Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к. б. н. Л., 1990. 22 с.

52. Лянгузова И.В. Аккумуляция химических элементов сосны обыкновенной в сосновых лесах Кольского полуострова.//Проблемы лесоведения и лесной экологии. Тез. докл. Ч. 1., М., 1990. С. 273-275.

53. Криволуцкий Д.А., Тизомиров Ф.А и др. Биоиндикация и экологическое нормирование на примере радиоэкологии.//Журн. Общ. Биол. 1986, Т. 47, №4. С. 486-478.

54. Малюга Д.П. Биогеохимический метод поисков рудных месторождений. М.: Изд-во Ан СССР, 1963. 264 с.

55. Маслов Ю.И. Микроопределения серы в растительном материале. Методы биохимического анализа. JI. : МГУ, 1970. С. 146-154.

56. Махнев А.К., Трубина М.Р., Прямоносова С.А. Лесная растительность в окрестностях предприятий цветной металлургии.//Естественная растительность промышленных и урбанизированных территорий Урала. Свердловск, 1990. С. 3-40.

57. Махонько К.П., Вертинский Ю.К., Распопова Т.Г. Накопление микро-элементов в растениях на водоразделах мерзлотно-таежной зоны.// Экология, №4, 1987. С. 19-24.

58. Мельчаков Ю.Л. Аэрозольное поступление тяжелых металлов в южно-таежные ландшафты Урала.//Экология, №2,1985. С. 80-82.

59. Менщиков С.Л. Влияние аэротехногенного загрязнения на лесотундровые экосистемы.//Техногенные воздействия на лесные сообщества и проблемы их восстановления и сохранения. Екатеринбург.: Наука, Урал. Отд., 1992. С. 81-97.

60. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск: Наука, 1979. 280 с.

61. Никонов В.В., Панкратова Р.П. Содержание металлов-загрязнителей и серы в почвенных субстратах зоны аэротехногенного загрязнения//Материалы отчетной сессии по итогам научно-исследовательских работ за 1986. Архангельск, 1987. С. 82-83.

62. Никонов В.В., Баскова П.А., Сизов Н.И. Химический состав сосны на северном пределе распространения (Кольский полуостров).//Дендрологические исследования в Заполярье. Апатиты : КНЦ АН СССР, 1987. С. 62-75.

63. Оленев A.M. Урал и Новая Земля. М. : Мысль, 1976. 215 с.

64. Пастернак П.С., Ворон В.П., Стельмахова Т.Ф. Воздействие загрязнения атмосферы на сосновые леса Донбасса.//Лесоведение, №2. 1991. С. 28-38.

65. Пастухов Б.В. Фоновое содержание SO2 и сульфатов в приземном слое атмосферы (по мировым данным). Мониторинг фонового загрязнения природных сред. В. 5. Л.: Гидрометиздат, 1989. С. 60-68.

66. Пасынкова М.В. Влияние дымо-газовых выбросов предприятий на окружающую среду.//Растения и промышленная среда. Свердловск, 1986. С. 5-22.

67. Патрушева Е.В. Механизмы сорбции свинца (II) образцами подзолистой поч-вы.//Современные проблемы почвоведения и экологии. Тез. докл. школы-семинара молод, уч. ф-та почвоведения МГУ. Красновидово. Май 1992, М. 1992. С. 69.

68. Пельтихина Р.И., Тарабрин В.П. Аккумуляция микроэлементов при избыточном содержании их в окружающей среде растениями./ЛГазоустойчивость растений. Пермь, 1975. С. 91-102.

69. Перельман А.И. Биокосные системы Земли. М.: Наука, 1977. 160 с.

70. Перельман А.И. Геохимия ландшафтов рудных провинций. М.: Наука, 1982. 218 с.

71. Плохинский H.A. Биометрия . Новосибирск : Изд-во АН СССР, 1964. 364 с.

72. Поливанов B.C. Особенности техногенной трансформации и естественного восстановления профиля горных почв Приморья.//Освоение нарушенных земель. М.: Наука, 1976. С. 99-111.

73. Прокаев С.А. Физикогеографическое районирование Свердловской области. 4.1, Свердловск, 1976. 137 с.

74. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 224 с.

75. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

76. Санитарные правила в лесах СССР. М., 1970. 16 с.

77. Сидорович Е.А., Сергейчик С.А., Сергейчик A.A. Оптимизация промышленно-городской среды средствами озеленения.//Обзорная информация. Серия 87.03.15.Охрана и улучшение городской среды. Минск. 1990. 60 с.

78. Смит У.Х. Лес и атмосфера. М.: Прогресс, 1985. 430 с.

79. Ставрова Н.И. Возобновление сосны обыкновенной при промышленном загрязнении в условиях северной тайги// Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к. б. н. , Л, 1990. 22 с.

80. Сукачев В.Н. Избранные труды. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Л.: Наука, Т. 1,1972. 637 с.

81. Сыроид H.A. Способность хвои ели и сосны выживать в условиях аэротехногенного загрязнения.// Сб. «Антропогенные воздействия на экосистемы Кольского Севера». Апатиты, 1988. С. 24-29.

82. Тарабрин В.Н. Физиология устойчивости древесных растений в условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.//Микроэлементы в окружающей среде. Сб. науч. тр. Киев : Наукова думка, 1980. С. 17-19.

83. Тарабрин В.П., Чернышова И.В., Пельтихина Р.И. Использование зеленых насаждений для предприятий черной металлургии.//Растения и промышленная среда., Свердловск, 1987. С. 101-106.

84. Тиссен С. Геохимические и фитобиологические связи в свете прикладной геофизики.//Геохимические методы поисков рудных месторождений. М.: Изд-во Иностранная литература, 1954. С.325-372.

85. Ткалич С.М. Практическое руководство по биохимическому методу поисков рудных месторождений. М. : Госгеотехиздат, 1952. 52 с.

86. Токарева Т.Г. Аккумуляция серосодержащих промышленных загрязнителей хвойными лесами северной тайги.//Науч. тр. Моск. Лесотех. Инс., №244, 1991. С. 59-64.

87. Усольцев В.А. Биоэкологические аспекты таксации фитомассы деревьев. Екатеринбург, 1997. 215 с.

88. Фирсова В.П. Лесные почвы Свердловской области и их изменения под влиянием лесохозяйственных мероприятий. Свердловск, 1969. 152 с.

89. Фирсова В.П., Дергачева М.И. Состав органического вещества почв южнотаежных лесов Урала и Зауралья.//Лесные почвы Южной тайги Урала и Зауралья. Тр. Инс-та ЭРиж, УНЦ АН СССР, В.85, Свердловск, 1972. С. 130-146.

90. Фирсова В.П., Ржанникова Г.К. почвы южной тайги и хвойно-широколи-ственных лесов Урала и Зауралья.//Лесные почвы южной тайги Урала и Зауралья. Свердловск. 1972. С. 3-88.

91. Цветков В.Ф. Рост сосновых древостоев в условиях аэротехногенного загрязнения на Кольском полуострове.//Лесное хозяйство, №5. 1991. С. 2022.

92. Черненькова Т.В., Степанов A.M. Подстилка как показатель нарушенное™ биогеоценоза в результате техногенного воздействия.//Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М., 1983. С. 207-208.

93. Черненькова Т.В., Макаров A.B. Рост сосны обыкновенной в окрестностях металлургического комбината "Североникель".//Почвоведение, №5. 1996. С. 72-76.

94. Чикишев В.И. Природное районирование.//Урал и Приуралье. М., 1986. 123 с.

95. Чубанов К.Д., Киселев В.Н., Бойко A.B. Природная среда в зонах влияния промышленных центров. Минск.: Наука и техника, 1989. 180 с.

96. Чуваев П.П., Кулагин Ю.З., Гетко Н.В. Вопросы индустриальной экологии и физиологии растений. Минск.: Наука и техника, 1973. 52 с.

97. Шепетяне Я., Мастаукис М.;Барткявичус Э., Армолайтис К., Бараускас Р., Вай-чис М. Методические указания по оценке жизненного состояния сосны, ели и березы (в условиях Литовской ССР). Рекомендации производству. Каунас, 1987. 32 с.

98. Шилова И.И., Махнев А.К., Лукьянец А.И. Геохимическая трансформация почви растительности в районах функционирования предприятий цветной ме

99. Шулькин В-М. Химический состав снежного покрова как индикатор разноса газо-пылевых выбросов. Сихотэ-Апинский биосферный район : принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток, 1981. С. 101-109.

100. Юсупов И. А. Состояние и устойчивость искусственных сосновых молодняков в условиях аэропромышленных выбросов на Среднем Урале.//Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к. б. н. Екатеринбург, 1996. 25 с.

101. Anonymous. Overvakning av skogenssunnhetstilstand, NIJOS, As. 1991.-23 s.

102. Bosshard V. Kronenbilder mit Nadel-und Blattverlust-prozenten. Hidgeossische austalt fur das forstliche Versuchswesen, Birmensdorf.-Sanasilva,-Geneve/-1986.-98 s.

103. Bublinec E., Vasko M. The input of chemical elements into the central European forest ecosystems and ecological investigation of landscape.//Ecologia. 1987. V.6. N1. P. 15-21.

104. Bujtas C., Cseh E. Effect of heavy metals and chelating agents on potassium uptake of cereal roots.//Plant and Soil. V.63. N1. 1981. P. 97-100.

105. Coughtrey P.J., Jones C.H., Mortin M.H., Shales S.W. Litter accumulation in woodlands contaminated by Pb, Zn, Cd and Cu.//Oecologia (Berl.) 1979. Vol.39. N1. P. 51-60.

106. Diagnose und Klassifizierung der neuratiger Waldschaden.-Germany. F.R.-1985.-20s.

107. Draft manual of methodologies and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests.-Freiburg.-l 98696 p.

108. Dussler H.G., Herrman G. Ergebnisse von Parallelmessungen des SC^-Gehaltes der Atmosphäre nach der Pararosanilinmethode (SCV'mebkoffer") und einem cou-lotrischen Verfahren (Analysator 641). Luft. u. Kältetechnik. 5, 1969. S/ 89-91.

109. Enderlein H., Kastner W. Welchen Einfluss hat der Mangel an Nährstoffen auf dei S02-Empfindlichkeit Gariger Kiefern? Arch. Forstwesen, 16,1967, S. 431-435.

110. Guderian R. Obstbau in Gebieten mit Schwefeldioxid-Immissionen. Erwerbsobstbaw 11,1970, S. 110-113.

111. Hartmann G., Nilnhaus F., Butin H. Farbatlas Waldschaden : Diagnose von

112. Baumkrankheiten.-Stuttgart, Ulmer.-1988.-23 s. Karaczum Z.M. White fir stands of the Tatra National Park in danger .//Ann. Warsaw

113. Krassinskij N.P. Wiederstandsfahigkeit der Pflanzen gegen Rauch und rauchresistente

114. Materna J. Aufnahme von S02 durch Fichtennadeln und Weiterleitung der Schwefelverbindungen. Allg. Forstztg. 76, 1964, 8 s.

115. Materna J., Kohout P. Die Absorption des Schwefeldioxids durch die Fichte Natur-wiss, 50, 1963,407 s.

116. Matzner T., Ulrich D., Rost-Siebert K. Zur Beteiligung des Bodens am Waldsterben. //Staub-Reinhalt. Luft. 1985. B.45. N6. S. 278-284.

117. Meyer F.H. Die Rolle des Wurzelsystems beim Waldsterben.// Forst und Holswirt. 1985. B.40. N13. S. 351-358.

118. Meyer P. Mögliche Volkswirtschaftliche Auswirkugen des Waldsterbens.//Schweiz. Z. Forstw. 1985. B.136. N11. S. 885-901.

119. Mitchell C.D., Fretz T.A. Cadmium and Zinc toxicity in white pine, red maple and Norway spruce.//J. Am. Soc. Hort. Sei. 102. 1977. P. 81-84.

120. Nilsson S., Duinker P. The extent forest decline in Europe : a synthesis of survey re-sults.//Environment. 1987. VI, 29-P/4-9, 30-31.

121. Nilsson S., Duinker P. The extent of forest decline in Europe.// Environment (USA), 1987, N9, P. 4-9, 30-31.

122. Novak I.V. A. Polarographic-coulometric analyzers measurement of low concentrations of sulfur dioxide.//Coll. Czechoslov. Chem. Comm. 30, 1965, P. 2703.

123. Pollanshutz J. et al. Instruktia fur die Feldarbeit der Waldzustandsinventur nach bundeseinheitlichen Richtlinien, 1984-1988, Forstl. Bundesversuchsanstalt.-Wien.-1985.-69 s.

124. Prenz B., Krause G.H. Le deperissement des foret en Republiquc Federale d'Allemagne.//Pollut. Atmos. 1987. V.29. N113. S. 45-53.

125. Rachwal L.O., Twemerman L.O., Istas S.R. Differences in the accumulation of heavy metals in poplar clones of various susceptibility to air pollution.//Arbor. Kor. 1992. 37. P. 101-111.

126. Raitio H. The significance of the number of needle year classes in interpreting needle analyses results.//Silva Fennica. 1987, V.21, N1, P. 11-16.

127. Smith W.H. Lead contamination of the Roadside ecosystem.//J. Air Pollut. Control Assoc. 29. 1976. P. 753-766.

128. Stoklaza J. Die Beschädigungen der Vegetation durch Rauchgase und Fabrikexhala-tionen. Verlag Urban und Schwarzenberg. Berlin. Wien, 1923, S. 134.

129. Supura J. Biomonitoring of the territory (of settlements) of Slovakia by means of the analysis of Pinus silvestris L. needles.//Folia dendrol. 1990, 17, P. 309-326.

130. Wentzel K.F. Vorchlag zur Klassifikation der Immissions Erkrankungen. Fostarchiv 38, 1967, S. 77-79.

131. West P.W., Gaeke G.C. Fixation of sulfur dioxide as disulfitomercurate (II) and subsequent colorimetric estimation.//Analytical Chemistry. 28. 1956, P. 1816-1819.

132. White E.J., Turner F. Method of estimating income of nutrients in catch of airborne particles by a woodland canopy.//J. Appl. ecol. 7. 1970. P. 441-461.

133. Wieler A. Untersuchugen über die Einwirkung schwefliger Saure auf die Pflanzen. Verlag gebruber Boratraeger, Berlin, 1905, S. 321.

134. Wislicenus H. Resistenz der Fichte gegen saure Rauchgase bei ruhender und bei tatiger Assimilation.//Tharandter forstl. Jb. 48. 1989. S. 152-172.

135. Wilsdon B.H., McConnell F.J. J. Soc. Chem. Ind. 53, 1934, 385.

136. Woodwell G.M. Effects of pollution on the structure and physiology of ecosystems.// Science, 168, 1970, P. 429-433.

137. Wulff S., Soderberg U. Lesinski J.A. Skogkadar : Extra observationer vid riksskog-staxeringen, ar 1991.-Umea.-1991.-S. 1-20.