CC BY
245УДК 504.54.001
Г. А. Надоховская, Л. Ф. Шепелева
Организация долгосрочного локального мониторинга растительного покрова территории газовых и газоконденсатных месторождений Западной Сибири
Представлены результаты работ по организации долгосрочного экологического мониторинга растительного покрова территории газоконденсатного месторождения в условиях подзоны южной тайги Западной Сибири (Томская область), выполненных при разработке комплексной Программы локального экологического мониторинга. Цель данной работы - оценка состояния фитоценозов, испытывающих влияние источников техногенного воздействия газодобывающего комплекса и разработка рекомендаций по минимизации наносимого ущерба.
Введение
Экологический мониторинг проводится с целью обеспечения экологической безопасности объекта при реализации инвестицион-но-строигельного проекта. В процессе экологического мониторинга осуществляется отслеживание экологической и социальной обстановки на определенной территории при функционировании объекта, проводится сопоставление прогнозной и фактической ситуации, на основе данных мониторинга принимаются необходимые управленческие решения.
Система экологического мониторинга служит следующим целям: своевременное выявление проблемных экологических ситуаций; своевременное введение или снятие ограничений природопользования; подтверждение эффективности природоохранных мероприятий; корректировка природоохранных и компенсационных мероприятий в области охраны окружающей среды; прогноз состояния природной среды при эксплуатации промысла.
Основанием для проведения работ по экологическому мониторингу на вновь осваиваемых месторождениях являются требования Закона РФ “Об охране окружающей природной среды”, Постановления Совета министров - Правительства РФ от 24.11.1993 г. № 1229 “О создании Единой государственной системы экологического мониторинга”, Положения о мониторинге
земель в РФ от 15.07.92 № 491, ведомственных положений о службе мониторинга и других директивных и нормативнометодических документов.
Сотрудниками отдела экологии ОАО “ТомскНИПИнефть” совместно со специалистами Томского государственного университета и Томского филиала института леса СО РАН в качестве пилотного проекта разработана программа локального экологического мониторинга для одного из крупных газовых месторождений Томской области. За основу приняты требования законодательных и нормативных документов Минприроды РФ и Госстроя РФ. материалы инженерно-экологических изысканий территории промысла, проведенных разработчиками программы летом - осенью 1998 г.
Фитомониторинг на территории промысла в составе комплексной Программы экологического мониторинга месторождения в целом рекомендуется проводить по трем направлениям: аэрокосмический, наземный и прогнозный мониторинг.
Аэрокосмический мониторинг основывается на использовании данных дистанционных методов наблюдений путем сравнения материалов контрольного обследования, проводимого 1 раз в год с базовой ландшафтно-экологической картой. В основе аэрокосмического мониторинга лежит обработка данных спутниковых систем как отечественного, так и зарубежного производства. Аэрокосмический мониторинг позволяет
решать масштабные задачи экологического мониторинга в условиях недоступности территории, значительных финансовых издержек природопользователя.
Наземный фитоэкологический мониторинг промысла включает полевые исследования растительного покрова в зоне влияния объектов промысла.
Прогнозный фитомониторинг представляет собой прогнозную оценку степени деградации растительности.
Для проведения фитомониторинга нами рекомендованы методы геоботанического картирования с использованием информации дешифрирования аэрокосмических снимков, флористико-геоботанические методы, биолого-морфологические методы исследования, используемые как для первичной инвентаризации растительности, так и для выявления изменений под влиянием хозяйственной деятельности.
Отсутствие нормативной базы, регламентирующей проведение наблюдений и контроля за объектами растительной среды, требует привлечения квалифицированных специалистов - ботаников и ландшафтове-дов.
Разработка системы локального экологического мониторинга в целом возлагается на организацию, имеющую лицензию на данный вид экологической деятельности. Служба экологического мониторинга организуется самим природопользователем, или для этой цели привлекаются компетентные подрядные организации и предприятия, имеющие право на организацию и ведение экологического мониторинга.
Объекты и параметры фитомониторинга
С целью организации фитомониторинга необходимо заложить серии постоянных пробных площадей, располагающихся в разных условиях по степени воздействия промышленного объекта, т.е. заложить экологический профиль. Выбор стационарных площадей производится так, чтобы определить характер влияния промобъекта на преобладающие типы растительных сообществ, характерных для зонального типа растительности. При выборе стационарных площадей целесообразно использование аэро-
фото-, космических снимков. До начала строительных работ необходимо провести на пробных площадях флористико-геоботаническую инвентаризацию растительных сообществ по общепринятым методикам. Последующие повторные наблюдения по стандартным методикам позволят обнаружить уже в условиях техногенного воздействия динамику процесса трансформации естественной растительности по зонам воздействия: непосредственно прилегающим к строительной полосе и удаленным от нее на несколько километров. Повторное картирование целесообразно провести через 3-5 лет. Флористико-геоботаническую инвентаризацию необходимо проводить ежегодно в период массового цветения растений.
Мониторинг в период строительства включает контроль состояния растительного покрова на участках, примыкающих к зоне активной деятельности. Цель его - своевременное выявление процессов трансформации растительного покрова. По мере выхода территории из этапа строительства основной задачей мониторинга становится оценка процессов естественного восстановления растительности. На этой основе окончательно определяются приемы и объемы рекультивации нарушенных земель. После проведения рекультивации нарушенных земель в задачи фитомониторинга ставится контроль эффективности рекультивации.
В основе долгосрочного мониторинга воздействия на растительность атмосферных загрязнений лежит наблюдение за состоянием наиболее чувствительных компонентов фитоценоза - лишайников, хвойных и др. Необходимо контрольное определение исходного состояния объектов мониторинга в отсутствие загрязнения, последующие наблюдения - при установке и опробовании оборудования, а затем - регулярные наблюдения.
В качестве объектов воздействия на растительность нами приняты: промысел в целом (масштабное воздействие выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу), отдельные объекты промысла - кустовые площадки, автодороги, просеки газопровода и продуктопровода в пределах участка лицензирования, внутрипромысловые инженерные сети (локальное воздействие нарушением и химическим загрязнением земель).
Фитомониторинг включает оценку и контроль изменений растительности на опорных пунктах наблюдений под воздействием объектов месторождения. Сеть опорных пунктов фитомониторинга включает в себя: постоянные пробные площади (тест - площади), маршрутные ходы, учетные площадки.
Постоянные пробные площади закладываются в зоне влияния выбросов ЗВ в атмосферу промысла в разных типах лесных и болотных фитоценозов в соответствии с распределением расчетных максимальных приземных концентраций наиболее опасного фитотоксиканта - диоксида азота. Размещение, постоянных пробных площадей определено в соответствии с критическим уровнем концентрации диоксида азота для растений (табл. 1). При этом 4 точки постоянного контроля размещены по преобладающему направлению ветра и 1 точка (контрольная) - в противоположном направлении. В каждой из точек наблюдения пробные площади закладывают в разных типах преобладающих на территории промысла фнтоценозов (северная граница подзоны южной тайги): в смешанном мелколиственно-темнохвойном и в сосновом лесах, на верховом (или переходном) болоте. Постоянные пробные площади должны быть зафиксированы на местности столбиками (Вагин и др., 1978), а маршрутные ходы - затесками на стволах деревьев.
Маршрутные ходы прокладываются с целью выявления и уточнения границ участков угнетения лесных насаждений. Обследование района промзоны маршрутными ходами предусматривается по двум направлениям, одно из которых ориентировано по преобладающему направлению ветра, а другое -перпендикулярно ему.
Учетные площадки закладываются сериями по 10 шт. размером по 1 м" на каждой из пробных площадей и у объектов контроля, где рекогносцировочным обследованием были выявлены изменения растительного покрова: вдоль линейных объектов промысла, у кустовых площадок, вокруг карьеров. Мониторинг в период строительства и после его завершения ориентирован на контроль качества рекультивации земель и оценку состояния растительного покрова на нарушенных землях. Размещение опорных пунктов наблюдений указано в табл. 2.
Контролируемые показатели
Предлагаемые показатели для контроля состояния растительного покрова соответствуют основным требованиям метода биоиндикации: наличие реакции тест-объекта на изучаемое воздействие, простота и доступность биологического тест-объекта, простота выявления наблюдаемых параметров.
В соответствии с требованиями нормативных документов Минприроды РФ (Материалы ..., 1996; Постановление ...,1993) и Госкомлеса СССР (Инструкция ..., 1983; Мозолевская и др., 1984), рекомендациями (Гриценко и др., 1997; Сафонов и др., 1996; Природопользование ..., 1996; Биоиндикация ..., 1988) и результатами инженерноэкологических изысканий (Отчет ..., 1998), в качестве тест-объектов фитомониторинга предлагаются: фитоценозы (тест-площади); подрост хвойных видов деревьев.
Наблюдения за растительным покровом предлагается проводить по следующим основным показателям: структура фитоценозов; санитарное состояние лесных насаждений; морфологические показатели модельных экземпляров подроста хвойных.
Таблица 1
Значения критических уровней концентрации диоксида азота для растений в сравнении с ПДКмр (Судачкова и др., 1997)
Г руппа растений Начало деградации С1,мг/мЗ /в долях ПДКмр Полная гибель С2,мг/мЗ /в долях ПДКмр
Мхи рода сфагнум, эпифитные лишайники 0.01/0.1 0.04/0.5
Мхи рода дикранум, политрихум, листовидные лишайники 0.04/0.5 0.1/1.1
Злаки, ягодные кустарники, травы 0.1/1.1 0.4/5.0
Таблица 2
Опорные пункты фитомониторинга газоконденсатного месторождения (северная граница подзоны южной тайги)
Номер точки кон- троля Местоположение опорного пункта мониторинга Количество и размеры пробных площадей, учетных площадок, маршрутных ходов Периодичность контроля, календарные сроки наблюдений
1. Контроль воздействия на растительность выбросов ЗВ в атмосферу (долгосрочный мониторинг)
1 1 км по преобладающему направлению ветров от факельного хозяйства 3 шт.: 10 м х 10 м 30 шт.: 1 м х 1 м 6 шт.: 1 м х 200 м 1 раз в 3 года конец июля - август
2 3 км по преобладающему направлению ветров от факельного хозяйства 3 шт.: 10 м х 10 м 30 шт.: 1 м х 1 м 6 шт.: 1 м х 200 м 1 раз в 3 года конец июля - август
3 6 км по преобладающему направлению ветров от факельного хозяйства 3 шт.: 10 м х 10 м 30 шт.: 1 м х 1 м 6 шт.: 1 м х 200 м 1 раз в 3 года конец июля - август
4 10 км по преобладающему направлению ветров от факельного хозяйства 3 шт.: 10 м х 10 м 30 шт.: 1 м х 1 м 6 шт.: 1 м х 200 м 1 раз в 3 года конец июля - август
5 2 км против преобладающего направления ветров от факельного хозяйства 3 шт.: 10 м х 10 м 30 шт.: 1 м х 1 м 6 шт.: 1 м х 200 м 1 раз в 3 года конец июля - август
2. Контроль локальных химических загрязнений и подтоплений растительности (среднесрочный мониторинг)
6 Пониженные участки рельефа в границах промзоны По усмотрению разработчика 1 раз в 3 года конец июля - август
7 Пониженные участки рельефа вблизи кустовых площадок По усмотрению разработчика 1 раз в 3 года конец июля - август
3. Контроль за рекультивацией нарушенных земель (краткосрочный мониторинг)
8 Откосы автомобильных дорог и 30 - 50 м вдоль дорог 10 шт.:10 м х 10 м В течение 5 лет, ежегодно, конец июля - август
9 Просека газопровода (в границах участка лицензирования) 5 шт.:10 м х 10 м В течение 5 лет, ежегодно, конец июля - август
10 Просека продуктопровода (в границах участка лицензирования) 5 шт.:10 м х 10 м В течение 5 лет, ежегодно, конец июля - август
11 Карьеры грунта 4 шт.: 10 м х 10 м В течение 5 лет, ежегодно, конец июля - август
Методика проведения мониторинга
Структура фитоценозов определяется методом геоботанического описания на пробных площадях и вдоль маршрутных ходов. При выполнении геоботанического описания выявляют следующие характеристики состава и структуры всех ярусов растительного сообщества: древесный ярус и подрост - состав и соотношение древесных пород, ярусность древостоя, обилие (сомкнутость крон, густота - число стволов на площади 100 м"), высота, диаметр на уровне 1.3 м, су-
хостой, соотношение деревьев каждой породы по категориям состояния; характер повреждений: групповое, куртинное, равномерное; количество (шт./га) и состояние подроста; подлесок - видовой состав и обилие (проективное покрытие) кустарников, общая закустаренность (%), количество ярусов, высота, фенологическое состояние; кус-тарничковый и травяной ярусы - видовой состав, проективное покрытие (%), высота, фенологическое состояние, жизненность; моховой и лишайниковый покров - видовой
состав, проективное покрытие (%) в разных элементах рельефа.
Определение основных групп и видов растений проводят с использованием современных определителей (Флора Западной Сибири, 1927-1964; Вылцан, 1994; Савич-Любицкая, Смирнова, 1968; Бардунов, 1969), бинокулярной лупы (кратность увеличения от 4 до 40) и микроскопа (кратность увеличения от 20 до 200). Результаты наблюдений подвергают статистической обработке, рассчитывают показатели сходства (Лакин, 1980).
Санитарное состояние древостоя определяют стандартными методами лесопатологического обследования (Инструкция ..., 1983; Мозолевская и др., 1984). Помимо учета распределения деревьев и подроста по категориям состояния отмечают изменение окраски листьев и хвои, хлороз, некрозы, дефолиацию, изреживание кроны.
Морфологические изменения наблюдают на постоянных модельных экземплярах подроста преобладающих хвойных пород - сосна, кедр (Биоиндикация ..., 1988; Инструкция ..., 1983; Лакин, 1980) в течение ряда лет по следующим признакам: высота; возраст; прирост верхушечных и боковых побегов за последние 5 лет; длина хвои; продолжительность жизни хвои.
В наблюдениях некрозов и продолжительности жизни хвои сосны используется бонитировочная шкала (Биоиндикация 1988).
Количество измерений должно обеспечивать достоверность оценок и определяется стандартными методами статистики (Глотов и др., 1982; Кенуй, 1979; Лакин, 1980; Лю -бшцев, 1986 и др.).
При выявлении признаков деградации растительности в зоне активного влияния выбросов ЗВ в атмосферу программу мониторинга следует дополнить более детальными методами исследования (Судачкова и др., 1997; Bauer, Grill, 1977; Garber, 1973; Rabe, 1977 и др.).
Обработка и представление результатов
По результатам определения видового состава и обилия видов могут быть рассчитаны следующие индексы разнообразия и
показатели сходства растительных сообществ: коэффициент общности видового состава, коэффициент общности степени покрытия, индекс разнообразия Шеннона-Винера
По результатам обследования санитарного состояния лесных и болотных сообществ с привлечением методов биоиндикации устанавливают зоны и степень деградации растительности. Для оценки изменения растительности в зоне активного влияния объектов промысла предлагается использование оценочных шкал (Природопользование ..., 1996):
1 балл - незначительные изменения; сохраняется тип фитоценоза и видовой состав доминантов, соотношение групп видов (флористическая структура); возможные изменения обилия видов и плотности древостоя фиксируются только на крупномасштабных аэрофотоснимках;
2 балла -ограниченные (локальные) изменения; структура растительного покрова на уровне формаций и типов жизненных форм остается неизменной, отмечается смена растительного покрова на уровне типов фитоценозов с возрастанием гидрофобиза-ции в рядах: беломошная - вейниковая -мелкотравно-зеленомошная - травяноболотная - сфагновая;
3 балла - средние изменения; перестройка растительных сообществ после низовых пожаров, краткосрочных изменений гидрологического режима с ограниченными очагами гибели и заболачивания леса;
4 балла - сильное изменение растительного покрова, его уничтожение; восстановление растительных сообществ прогнозируется через 200-300 лет через промежуточные стадии;
5 баллов - катастрофические изменения; растительный покров уничтожен полностью, изменения физико-химических свойств почв и режима увлажнения местообитания препятствуют его восстановлению; требуется рекультивация.
По результатам оценки воздействия объектов газодобывающего предприятия на растительность строится карта изменений растительного покрова, предлагается перечень мероприятий по снижению негативных воздействий на растительность.
Обобщенные и обработанные результаты фитомониторинга представляются предпри-
ятию в виде отчета и учетных ведомостей в конце года, когда проводились полевые исследования. Отчет за год должен содержать характеристику состояния растительности в зоне влияния объектов промысла, таблицы результатов морфологических измерений, учетные ведомости санитарного состояния лесов в опорных пунктах наблюдений и пе-
речень мероприятий для устранения или компенсации выявленных неблагоприятных изменений растительного покрова.
Информация о состоянии растительного покрова представляется в территориальный комитет по охране окружающей природной среды в конце первого квартала года, следующего за годом наблюдений.
ЛИТЕРАТУРА
Бардунов Л.В. 1969.0пределитель листостебельных мхов Центральной Сибири. Л. 400 с.
Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. 1988. М.: Мир. 303с.
Вагин A.B., Мурахтанов Е.С., Ушаков А.И., Ха-рин O.A. 1978. Лесная таксация и лесоустройство. М.: Лесная промышленность. 368 с.
Вылцан Н.Ф. 1994. Определитель растений Томской области. Томск: Изд-во Томск, ун-та . 301 с.
Глотов Н.В., Животовский Л.А., Хованов Н.В., Хромов-Борисов Н.В. 1982. Биометрия: Учеб. пособие / Под ред. М.М. Тихомировой. Л.: Изд.-во Ленингр. ун-та. 264 с.
Гриценко А.И., Акопова Г.С., Максимов В.М. 1997. Экология. Нефть и газ. М.: Наука. 598с.
Инструкция по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР. 1983. М.
Кенуй М.Г. 1979. Быстрые статистические вычисления. Упрощенные методы оценивания и проверки: Справочник / Пер. с англ. и пре-дисл. Д.А. Астраханского. М.: Статистика. 69 с.
Лакин Г.Ф. 1980. Биометрия: Учебное пособие для биологичеких специальностей вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая шк. 293 с.
Любшцев A.A. 1986. Дисперсионный анализ в биологии. М.: Изд.-во Моск. ун.-та. 200 с.
Материалы заключения Государственной экологической экспертизы документации, обосновывающей “Соглашение о разработке северной части Приобского нефтяного месторождения на условиях раздела продукции”. 1996. // Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду. № 2. М. С. 39-78.
Мозолевская Е.Г., Катаев O.A., Соколова Э.С. 1984. Методы лесопатологического обследо-
вания очагов стволовых вредителей и болезней леса. М.: Лесная промышленность. 152с.
Отчет о научно-исследовательской работе “Разработка программы проведения экологического мониторинга Мыльджинского газоконденсатного месторождения ОАО “Томскгаз”. 1998. Том I. Инженерно - экологические изыскания. Томск: ТомскНИПИ-нефть.
Постановление Правительства РФ от 24.11.93 1993 г. № 1229 “О создании единой системы экологического мониторинга’7
Природопользование на северо-западе Сибири: Опыт решения проблем. 1996. / Под ред. В.В. Козина, В.А. Осипова. Тюмень: Изд-во Тюм-ГУ. 168с.
Проблемы лесной биогеоценологии. 1980. Новосибирск. 273 с.
Савич-Любицкая Л.Л., Смирнова Э.Н. 1968. Определитель сфагновых мхов. Л, 112 с.
Сафонов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев A.A.
1996.Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. М. 207с.
Судачкова Н.Е., Шен И.В., Романова Л.И. и др.
1997. Биохимические индикаторы стрессового состояния древесных растений. Новосибирск. 176 с.
Флора Западной Сибири. 1927-1964. Томск: Изд-во Томск. ун-та. Т. 1-12.
Bauer I., Grill D. 1977. Zur Problematik der Pigmentanalyse als Raushshadensdiagnose. Angew. Bot. № 51. S. 241-250.
Garber K. 1973. Luftverunreinigungen, eine Literaturubersicht. Eidgen. Anst. forstl. Versuchswesen, Birmennsdorf (Schweiz), Bericht. S. 102.
Rabe R. 1977. Pflanzenenzyme zeigen Smog an. Umschau. №77. S. 88-89.
__________________________Получено 23.09.1999 r.
Надоховская Галина Александровна
ОАО “ТомскНИПИнефть", Томск-27, ул. Мира, д. 72, тел. (3822) 77-66-45.
Шепелева Людмила Федоровна
Томский филиал Института леса им. В:Н. Сукачева СО РАН, Томск, пр. Академический 2а тел. (3822) 77-96-27.
