CC BY
184
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПРИМЕРЕ ГОРОДОВ ЙОШКАР-ОЛА И ВОЛЖСК РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ-ЭЛ
М.В. Мартынова, магистрант
Министерство природных ресурсов, экологии и охраны окружающей среды Республики Марий Эл (Россия, г. Йошкар-Ола)
Аннотация. Целью исследования является определение уровня загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими токсикантами, веществами наиболее распространенными и токсичными для растений. Получен комплекс данных о состоянии загрязнения атмосферного воздуха в разных функциональных зонах в г. Йошкар-Ола и г. Волжск.
Ключевые слова: загрязняющие вещества, поглотительная способность, диоксид серы.
Введение. Основными источниками поступления вредных веществ в атмосферный воздух городов являются промышленные предприятия и автотранспорт, а наиболее распространенными загрязняющими веществами - пыль (взвешенные вещества различной природы), диоксид серы, оксид азота, оксида углерода, углекислый газ [1].
Общеизвестно, что техногенная среда значительно снижает все положительные проявления жизнедеятельности зеленых насаждений городов. Высокая степень влияния негативных факторов, присущих урбанизированным территориям, приводит к ослаблению, преждевременному старению, поражению болезнями и вредителями, а в конечном итоге, и к гибели городских зеленых насаждений.
Среди компонентов биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации загрязнения воздушной среды является растительность, особенно дре-весно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы. Зеленые насаждения выполняют разные функции в формировании городской среды: санитарно-гигиеническую, архитектурно-эстетическую, эмоционально-психологическую и др. Работая как своеобразный живой фильтр, они поглощают из воздуха химические токсины и задерживают на поверхности ассимиляционных органов значительное количество пыли.
Для озеленения промышленных центров необходимо применять ассортимент растений с высокой газопоглотительной и регенерационной способностью и устойчивостью к промышленному загрязнению.
Особую актуальность приобретают эти вопросы в условиях промышленного центра Республики Марий Эл г. Йошкар-Ола и г. Волжск - городов с активно развивающейся промышленность и постоянно растущим транспор-топотоком и количеством жителей.
В Республике Марий Эл загрязнителями атмосферного воздуха в наибольшей степени в 2016 году являлись предприятия, осуществляющие деятельность в сфере автотранспорта и связи - 17,727 тыс. тонн (48 % от общих выбросов) и предприятия по производству и распределению электроэнергии, газа и воды - 8,083 (22 %) без учета выбросов от автотранспорта [2].
В 2017 году объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников по республике составил 34,993 тыс.тонн. По сравнению с 2016 годом выбросы уменьшились на 1,445 тыс.тонн (на 4,1%). В годе Йошкар-Ола выбросы в 2017 году составили - 8,271, в городе Волжск - 2,376 тыс.тонн [3].
Основными предприятиями города Йошкар-Олы, оказывающими негативное воздействие на окружающую среду являются: МУП «Йошкар-
Олинская ТЭЦ-1», ОАО «ЗПП»,
ОАО «Марибиофарм», ОАО «Стройкерамика», ООО «Мари-коммунэнерго», АО «ММЗ», АО «Завод Искож», ООО «Газпром газораспределение Йошкар-Ола» и другие [4].
Основу городской экономики составляют предприятия машиностроения и металлообработки, целлюлозно-бумажного производства, являющиеся источником темпов роста обрабатывающих отраслей. Ведущее значение имеют основные градообразующие предприятия: ОАО «Марийский целлюлозно-бумажный комбинат», ЗАО «Ариада»,
ЗАО «Завод Совиталпродмаш», ОАО «Волжский электромеханический завод». В непосредственной близости от г.Волжск проходят важные транспортные магистрали федерального значения
[5].
Одним из методов оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха является мониторинг состояния атмосферного воздуха.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха на республиканском уровне осуществляются ГУП РМЭ «Территориальный центр «Маргеомо-ниторинг» на стационарных постах наблюдений [2].
Отбор проб атмосферного воздуха в 2015-2016 гг в городе Йошкар-Ола и г. Волжск для последующего химического анализа на определение содержания загрязняющих веществ: диоксида азота, оксида азота, оксида углерода, диоксида серы, формальдегида, пыли (взвешенных частиц) года проводится на постах наблюдений (от стационарных и передвижных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу) в городе Йошкар-Ола:
Пост № 1: Центральный парк, (селитебная зона); Пост № 2: Микрорайон «Нагорный (селитебная зона); Пост № 3: Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл» (промышленная зона); Пост № 4 район водозабора города Йошкар-Ола.
В г. Йошкар-Оле КИЗА (комплексный индекс загрязнения атмосферы -количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого
веществами, присутствующими в атмосфере города) увеличился с 0,67 в 2015 году до 1,25 в 2016 году, что указывает на увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха.
В г. Волжск: Пост № 1: Микрорайон «Машиностроитель» (селитебная зона); Пост № 2: Район Парка «Дружба» (селитебная зона)
В городе Волжске КИЗА увеличился с 0,64 в 2015 г. до 1,12 в 2016 г., что также указывает на увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха в городе.
Результаты. Оценка уровня загрязнения по среднему значению КИЗА в 2016 году позволила распределить маршрутные посты наблюдений по уровню загрязнения атмосферного воздуха:
- в г. Йошкар-Ола: наибольший - в промышленной зоне Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл» вблизи автомагистрали; меньший - в селитебных зонах Центральный парк и Микрорайон «Нагорный, наименьший - фоновый за городской чертой;
- в селитебных зонах г. Волжск показатель КИЗА выше в Микрорайоне «Машиностроитель», по сравнению с Парком «Дружба».
Для определения уровня и состава загрязнителей атмосферного воздуха используют древесные растения, обладающие высокой чувствительностью к воздействию загрязняющих веществ -биоиндикаторы. Среди растений выделяют: 1 - биоиндикаторы с высокой чувствительностью к поллютантам, 2 -биоиндикаторы-накопители. Первая группа биоиндикаторов позволяет оценивать суммарную техногенную нагрузку на атмосферный воздух и почвы, вторая - загрязнение окружающей среды, в том числе определенным токсикантом [6].
Методы биоиндикации основаны на учете морфологических изменений высших растений. Биоиндикационными признаками повреждения деревьев являются: изменение окраски листьев и хвои; некрозы; опадение листвы (дефолиация), изменение размеров органов
по большей части неспецифично; изменение направления, формы роста и ветвления прочие [7].
Особенности жизнедеятельности древесных растений в условиях города должны учитываться в практике зеленого строительства города. Мнение о том, что растения города — лишь декоративный фон городской архитектуры и зеленое строительство носит затратный характер, опровергается при экологической оценке роли зеленых насаждений в создании оптимальной городской среды и поддержании здоровья населения. [8].
Сернистый газ является одним из наиболее распространенных токсикантов атмосферного воздуха, кроме того, это соединение наиболее токсично для растений [9]. Наиболее важными серосодержащими компонентами загрязненной атмосферы являются двуокись серы S02 и сероводород (НБЗ). Допустимая максимально разовая концентрация SO2 для растений равна 0,02 мг/м3 (для человека ПДК=0,5 мг/м ). При концентрации сернистого газа 0,03-0,5 мг/м3 у растений уже наблюдается подавление фотосинтеза, свыше 0,5 мг/м3 может вызвать изменение в органах ассимиляции и некрозные изменения [10]. Сернистый газ проникает через устьица растений внутрь листьев, скорость его поглощения зависит от характеристики листьев, скорости ветра, температуры, освещенности, влажности воздуха, рельефа, макро- и микро- элементов в почве. В природе кислые газы чрезвычайно распространены, а поскольку они тяжелее воздуха, то относятся к токсичным и удушающим газам при перенасыщении. Токсичные газы, нарушая рост и развитие растений, снижают их устойчивость к морозам, засухе, засолению почв и болезням [11].
Растения обладают способностью накапливать загрязняющие вещества -поглотительной способностью. Эта способность используется как биологический (дополнительный) способ снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха. Основными способами снижения уровня загрязнения являются тех-
нологический метод (фильтры, уловители-установки по очистке газов) [11].
В 2017 году выполнение мероприятий по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при осуществлении мероприятий по повышению эффективности действующих очистных установок и прочих мероприятий на 44,4% позволило уменьшить объем выбросов от стационарных источников на 0,9 тонн. [3].
Сернистый газ повышает кислотность клеточного сока растений, что приводит к последующим физиологическим нарушениям. О газопоглотительной способности растений судят по количеству накопленной листьями серы [9, 11].
Одним из наиболее распространенных методов оценки степени повреждения растений и для исследования характера загрязнения атмосферного воздуха является химико-аналитический метод исследования. Химико-аналитический метод исследования заключается в анализе листового аппарата для определения степени поглощения токсических веществ и химических изменений растительных субстанций [10].
Метод основан на способности сульфат-ионов SO42- образовывать с ионом Ва2+ нерастворимый в кислотах белый осадок сульфата бария BaSO4:
BaCl 2 + Na2 SO4=NaCl +±BaSO4
С целью определения степени накопления токсических веществ (серы) в листовом аппарате растений в октябре 2017 года был проведен сбор полевого материала с разных частей кроны растений в конце вегетационного периода исследуемых объектов: липа мелколистная (Tilia cordata), рябина обыкновенная - (Sorbus aucuparia L.), ель колючая (Picea (pungens) голубая, яблоня ягодная — (Malus baccata (L.) Borkh), расположенных в промышленных и селитебных зонах г. Йошкар-Ола и г. Волжск.
Исследуемые объекты (деревья) расположены вблизи постов наблюдений, где проводится отбор проб атмосферного воздуха в рамках мониторинга состояния атмосферного воздуха.
Результаты. По результатам проведенных исследований установлено:
- в годе Йошкар-Ола наибольшее содержание серы в образцах листьев и хвое установлено на Посту № 3: Район завода ОАО «ОКТБ Кристалл (промышленная зона), более низкое содержание серы - Пост № 2: Микрорайон «Нагорный (селитебная зона), наименьшее содержание серы - Пост № 1:
Использование данного метода позволяет оценить состояние атмосферного воздуха на указанных выше Постах и позволяет определить древесные породы - индикаторы загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими токсикантами в разных функциональных зонах г. Йошкар-Ола и г. Волжск [12].
Выводы. Проведенные исследования объектов в г. Йошкар-Ола и г. Волжск показали содержание серы в листьях и хвое выше в г.Волжск, как в целом по всем объектам, так и по показателям в разных функциональных зонах. Осо-
Центральный парк, Ботанический сад (контроль) - самое низкое (рис.1);
В городе Волжск наибольшее содержание серы в образцах листьев и хвое установлено на добавленных мной объектах, расположенных в промышленной зоне г.Волжск, более низкое содержание серы Пост № 2: Парк «Дружба» (селитебная зона) и наименьшее содержание серы Пост № 1: Микрорайон «Машиностроитель» (селитебная зона).
бенно ярко выражены показатели содержания серы в листьях и хвое при сравнении на объектах исследования в промышленных зонах.
Из исследуемых древесных пород наибольшей поглотительной способностью обладает липа мелколистная (Tilia cordata), что позволяет рекомендовать данный вид для активного использования в качестве дополнительного способами снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Йошкар-Ола и г. Волжск.
300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00
I
S - 1 щ I LJ |
ШшШ fc. 11 i
^ ^ / ^ ^ ^ ..J"
¡f
Г „«/' ^
.vV
-О* * ^ fo*'
У
J> с/
/ ^ ^
У
оР
Липа
мелколистная
Ш Яблоня ягодная
■ Рябина обыкновенная
Рис 1. Сравнительный анализ содержания серы в листьях и хвое на объектах исследования.
Библиографический список
1. Экология, охрана природы, экологическая безопасность / под. Общ. Ред.
A.Т. Никитина, С.А. Степанова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 648 с.
2. Доклад об экологической ситуации в Республике Марий Эл за 2016 год. Ижевск: ООО «Принт-2», 2016. - 180 с.
3. Доклад об экологической ситуации в Республике Марий Эл за 2017 год. Ижевск: ООО «Принт-2», 2016. - 180 с.
4. Проведение мониторинга состояния атмосферного воздуха на территории городского округа «Город Йошкар-Ола» / Информационный отчет, - 2016 год. Режим доступа: http://i-ola.ru/city/ecologia/2016_monitor_air_yola.pdf
5. Историческая справка и общая информация о городе Волжск / Официальный сайт городского округа город Волжск. Режим доступа : http://voljsk.gov12.ru/About.htm.
6. Мониторинг лесных экосистем: учебное пособие: СПб.: СПбГЛТА, 2003. -116 с.
7. Негативное влияние техногенного атмосферного загрязнения на сосновые насаждения и пути его снижения / Н.Н. Коровин, В.В. Степанчик, Л.В. Холодилова-Брянск, БГИТА, 2003. - 143 с.
8. Воскресенская О.Л., Алябышева Е.А. и др. Экология города Йошкар-Олы. Йошкар-Ола, 2004. 200 с.
9. Сергейчик С.А. Растения и экология / С.А. Сергейчик. - Минск: Ураджай, 1997 - 224 с.
10. Экология: лабораторный практикум / Р.Р.Иванова, И.Н. Митякова, В.Ю. Осипова; под.ред. Р.Р. Ивановой. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 108 с.
11. Мониторинг состояния лесных и городских экосистем: Монография / под ред. В С. Шалаева, Е.Г. Мозолевской.-М.: МГУЛ, 2004.-235 с.
12. Озеленение населенных мест с основами градостроительства: учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.С. Теодоронский, В.И. Горбатова,
B.И. Горбатов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 128 с.
EVALUATION OF ATMOSPHERIC AIR POLLUTIONEXAMPLE OF YOSHKAR-OLA AND G.VOLZHSK OF THE REPUBLIC OF MARIYE-EL
M.V. Martynova, graduate student
Ministry of natural resources, ecology and environmental protection of the republic of Mari El
(Russia, Yoshkar-Ola)
Abstract. The aim of the study is to determine the level of atmospheric air pollution with sulfur-containing toxicants, the most common and toxic substances for plants. A set of data on the state of atmospheric air pollution in various functional zones in the town of Yoshkar-Ola and the city of Volzhsk is obtained.
Keywords: pollutants, absorption capacity, sulfur dioxide.
