148 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОЧВУ В

ВОЗДЕЙСТВИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОЧВУ
В РАЙОНЕ ГОРОДА БРАТСКА
Е.М. РУНОВА,
С.А. ЧЖАН,
О.А. ПУЗАНОВА
И
зучение роли почв в решении проблемы
влияния промышленных выбросов на
лесные экосистемы имеет большое значение,
т.к. почва является неотъемлемым компонентом лесных экосистем, обеспечивающим непрерывность их функционирования благодаря круговороту веществ в почве.
Район г. Братска входит в зону действия алюминиевого завода (БрАЗ), лесопромышленного комплекса (БЛПК), ТЭЦ. Район
расположен в пределах южной тайги Среднесибирского плоскогорья. На исследуемой
территории распространены светлохвойные
сосновые и сосново-лиственничные леса на
дерново-подзолистых остаточно-карбонатных почвах и дерново-карбонатных оподзоленных на пестроцветной карбонатной коре
выветривания.
Основными компонентами пылегазовых выбросов промышленных предприятий
являются фтористый водород (HF), двуокись
серы (SO2), сероводород (H2S), сернистый
газ, хлор (CL), сульфат натрия (Na2SO4), метилмеркоптан, техногенная пыль.
Из-за близкого расположения друг к
другу промышленных источников происходит
перемешивание пылегазовых выбросов, что
усложняет установление доли участия каждого предприятия в загрязнении природной
среды. Тем не менее, с определенной достоверностью это удается выявить по ведущим
или характерным для каждого предприятия
химическим элементам.
Поскольку все загрязнители в любой
форме в конце концов попадают в почву, в
ней можно обнаружить скапливающиеся там
вредные вещества. С газами это сделать значительно труднее, чем с пылью, поскольку газообразные вещества вступают в соединение
с составными частями почвы, а их зачастую
не определишь как вредные вещества.
Поступающее в природную среду через атмосферу техногенное вещество в виде
148
пыли, обогащенной рядом химических элементов, оседает в основном в подстилке и верхнем дерновом горизонте почв (0–5; 1–10 см).
Вокруг каждого промышленного предприятия химические элементы накапливаются в
почвах в определенных ассоциациях, отражающих специфику производства предприятия.
Ввиду того, что твердое вещество выбросов
алюминиевого завода в атмосферу на 60–70 %
состоит из окиси алюминия и на 15–20 % так
называемой «анодной массы», вокруг завода
образуется ареал с повышенным содержанием в почвах фтора и алюминия. Расчеты показывают, что только в ближайшую зону (до
5 км по факелу выбросов) за зимний период в
составе нерастворимого вещества поступает
в природную среду около 1300 т алюминия и
60–70 т фтора. Особенно насыщен этими элементами слой подстилки мощностью 6–8 см.
Содержание алюминия здесь достигает
30–35 %, а фтора 1,5–2 %. Из-за фтора, который, как известно, отрицательно влияет
на жизнедеятельность микрофлоры, процесс
разложения подстилки заторможен. Поэтому ее мощность значительна, 6–8 см, что в
2–3 раза больше фоновой.
Для зоны воздействия лесопромышленного комплекса характерно накопление в
почвах кальция и растворимых соединений
(сульфатов, хлоридов). Твердые выбросы лесопромышленного комплекса и находящейся
на его территории ТЭЦ-6, работающей на
Канско-Ачинских углях, по составу коренным
образом отличаются от выбросов алюминиевого завода. Для них индикаторными элементами являются в основном кальций (10–15 %)
и сера (4,5–5,0 %).
Зола ТЭЦ-6 с повышенным количеством железа, марганца, стронция, бария в атмосферном воздухе разбавляется твердыми выбросами предприятий комплекса. В результате
смешивания выбросов относительное участие
указанных элементов меняется и их ведущая
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2008
ВОЗДЕЙСТВИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
роль в твердых выбросах не проявляется столь
контрастно, но для зоны воздействия лесопромышленного комплекса характерно накопление в почвах кальция и растворимых соединений (сульфатов, хлоридов).
Изучение химических и механических свойств почвы в районе промышленных
выбросов проводилось по стандартным методикам. В образцах объемом 100 см3 определяли pH, гумус, общий азот (N, %), в 1 %
NaCL вытяжке обменные Ca, Mg, H и AL (мгэкв на 100 г почвы), а также их сумму (СОК),
степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса (3 %), подвижный калий и
фосфор по Кирсанову (мг на 100 г почвы K2O
и P2O5), объемный вес (ОВ, г/см3), удельный
вес (УВ, г/см3), наименьшую полевую влагоемкость (НВП, %), пористость аэрации при
НВП (ПАнпв, %).
Для морфологической характеристики
приводим описание разреза 1, заложенного в
3 км от п. Стениха на верхней части пологого юго-восточного склона. Вырубка, молодой
березово-осиновый лес с примесью сосны.
А 0–2 см – лесной опад; 2–8 см – серый, сухой, тяжелый суглинок, мелкокомковатая структура, рыхлый, включение корней,
переход резкий.
А2 8–15 см – свежий, белесо-бурый,
тяжелый суглинок, мелкокомковатость зернистая, рыхлая, переход резкий, присыпка
кремнезема;
В 15–35 см – красно-бурый, слабо увлажнен, ореховатая уплотненная глина, пронизанная корнями, переход постепенный;
Вс 35–60 см – бурый с серо-зелеными
пятнами, слабо увлажнен, единичные корни,
обломки плиток, мергеля, переход резкий по
вскипанию;
Ск 60–110 см – белесо-розовый, слабоувлажненный, глина, слабо уплотнен.
Наиболее характерным показателем
является кислотность верхнего горизонта
почвы pH в KCL. По уровню pH почвы относится к нейтральным – 4 почвенных разреза;
слабокислым – 3 разреза; кислым – 2 почвенных разреза.
Можно предположить, что на отдельных участках в местах выпадения осадков
подкисляется верхний горизонт. Причем эта
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2008
кислотность постепенно вымывается в горизонт глубиной от 10 до 20 см, о чем свидетельствует несколько более высокая кислотность,
чем в верхнем горизонте А1. Затем с увеличением глубины более 20 см в горизонтах В и С
кислотность снижается, реакция почвы здесь
становится нейтральной. Т.е. кислотность горизонтов почвы не отличается от кислотности
почв, находящихся вне зоны промышленных
выбросов.
Наши данные указывают, что в зоне
техногенного воздействия алюминиевого завода дождевая вода имеет слабокислую реакцию (pH от 5,4 до 6,6), а снеговая – близкую к
нейтральной (pH – 6,2 – 6,7). В зоне воздействия лесопромышленного комплекса реакция
атмосферных осадков меняется на щелочную
(pH до 9,0) вследствие взаимодействия газообразных веществ с твердым веществом выбросов в присутствии влаги. В результате в ландшафты поступают не кислотные растворы,
а солевые, имеющие меньшую токсичность.
Поэтому основное поражение растений связано прежде всего с прямым токсичным действием газов, а не кислот. Дожди с pH 4,3–4,5
под факелами предприятий выпадают редко.
На рисунке представлены зависимости содержания кремния, алюминия, кальция
и фтора в лесной подстилке и дерново-подзолистой остаточно-карбонатной почве на различном расстоянии от источников выбросов.
В табл. 1 приведено содержание фтора
в почве в разных направлениях от алюминиевого завода.
Самое большое содержание фтора в
почве, по данным таблицы, наблюдается в северо-восточном направлении на расстоянии
1 км от БрАЗа.
Исследование влияния алюминиевого
производства на лесные экосистемы свидетельствует о том, что на поверхности почвы
образуется корка из шламовой пыли, резко
увеличивается кислотность 20 см слоя почвы, увеличивается содержание тяжелых металлов. Это приводит к нарушению функций
корневых систем растений, а также всех органов древесных растений вследствие изменения гидрологического режима кислотности
почв, повышенной концентрации и токсичности тяжелых металлов.
149
ВОЗДЕЙСТВИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
Почвенный горизонт
35
30
10
25
8
20
6
15
4
10
2
5
0
Почвенный горизонт
12
А0
40
0
А1
А2
В
ВСк ВСк
Кремний
Почвенный горизонт
1,4
30
1,2
25
1
20
0,8
15
0,6
10
0,4
5
0,2
0
0
А1
А2
В
ВСк ВСк
Кальций
Почвенный горизонт
А0
А1
1,6
35
А0
А0
А2
В
ВСк ВСк
Алюминий
на расстоянии 1 км от БрАЗа
А1
А2
В
ВСк ВСк
Фтор
на расстоянии 500 м от БЛПК
Рисунок. Содержание в лесной подстилке и дерново-подзолистой остаточнокарбонатной почве
(в % на воздушносухое вещество): кремния, алюминия, кальция, фтора
Таблица 1
Содержание фтора в почве вокруг БрАЗа мг/кг
Направление от
завода, расстояние
СВ 1 км
СВ 4 км
СВ 6 км
СВ 8 км
СВ 10 км
СВ 14 км
СВ 17 км
СВ 30 км
С 0,5 км
С 2 км
С 4 км
Ю 0,5 км
Ю 4 км
ЮЗ 3 км
ЮЗ 7 км
ЮЗ 15 км
ЮВ 0,5 км
ЮВ 4 км
ЮВ 9 км
Фон
150
Глубина отбора
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
0–5
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
5–20
0–5
0–5
0–5
pH почвы
–
7,9
7,5
8,2
7,5
6,2
6,6
6,8
7,7
7,2
7,9
7,1
6,1
–
–
6
–
–
–
–
–
7,8
7
8,1
7,4
6,6
6,3
6,3
7,1
6,5
8
7,8
6,1
–
–
6,2
–
Валовое содержание
2400 1200
1320 940
630 460
650 710
500 400
500 200
450 480
300 220
700 400
680 300
500 500
1700 800
300 530
1900 1000
600 500
690 1200
970 620
400
500
200
Содержание воднорастворимых форм.
27,5 13,5
51 23
45 26
43 20
20 15
14 10
0,5 9,5
6,5 2
56 51
82 88
22 –
15 91
18,5 6,5
80 20
20 7
0,5 –
60 80
20
8
–
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2008