CC BY
35
Cведения об авторах
Григорьевская Анна Яковлевна - профессор кафедры географии, геоэкологии и туризма ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», доктор географических наук, профессор, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Стародубцева Елена Александровна - заместитель директора по научной работе ФГБОУ «Воронежский государственный природный биосферный заповедник имени В.М. Пескова», кандидат биологических наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Лепёшкина Лилия Александровна - научный сотрудник Ботанического сада им. проф. Б.М. Козо-Полянского ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», кандидат географических наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Лисова Ольга Сергеевна - старший преподаватель кафедры экологии, защиты леса и лесного охотоведения ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова», кандидат географических наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Information about authors
Grigorevskaya Anna Yakovlevna - Professor of Department of Geography, Geoecology and Tourism Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh state University», DSc in geography, Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Starodubtseva Elena Aleksandrovna - Deputy Director on scientific work of Federal State Budget Education Institution «Voronezh state natural biosphere reserve named after V. M. Peskov», PhD in Biological, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Lepeshkina Liliya Aleksandrovna - Researcher of the Botanical garden. Professor B. M. Ko-zo-Polyansky Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh state University», PhD in geography, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Lisova Olga Sergeevna - Senior lecturer of the Department of ecology, forest protection and forest hunting management Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», PhD in geography, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
DOI: 10.12737/18724 УДК 630*236.118
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ОТВАЛАХ
КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
кандидат сельскохозяйственных наук Т. А. Малинина ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация
Запыленность воздуха на территории промышленных отвалов железорудного бассейна КМА обусловлена не только дефляционными процессами, но и производственной деятельностью,
связанной с добычей, транспортировкой и переработкой кварцитов и вскрышных пород. Загрязнение окружающей среды в районах горнодобывающих предприятий связано в основном с ветровым выносом дефлята и газопылевыми выбросами автотранспорта и предприятий. Большое значение для понимания механизма дефляционных процессов имеют количественная и качественная характеристики переносимого ветром материала по мере удаления от начала выноса. Ветропесча-ный поток представляет собой массовое перемещение песка или почвенных частиц в приземном слое воздуха, включая три формы передвижения: перекатывание, скачкообразное движение и перемещение в воздушном потоке во взвешенном состоянии. В количественном отношении пыле-отложение на листьях и в кронах деревьев и кустарников не является постоянной величиной и зависит от ряда факторов, положительно или отрицательно влияющих на окружающую обстановку. Радиус влияния достигает 10 км. Пылезадерживающая способность лесных насаждений зависит от густоты древостоев и плотности их кроны. Количество осажденной пыли под пологом значительно выше, чем на открытых участках отвалов. Полученные результаты при изучении пыле-задерживающей способности лесных культур в средней части гидроотвала показали, что с увеличением густоты древостоев и плотности их кроны количество осажденной пыли под пологом значительно выше, чем на открытых участках отвалов. Санитарно-гигиеническая роль лесных насаждений является решающей в оздоровлении природно-климатических факторов в районах добычи полезных ископаемых открытым способом.
Ключевые слова: лесные насаждения, пылезадерживающая способность, санитарно-гигиеническая роль, горнодобывающие предприятия.
SANITARY-HYGIENIC ROLE OF FOREST PLANTATIONS ON THE BLADE OF THE KURSK MAGNETIC ANOMALIES
Ph.D. in Agricultural T. A. Malinina Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation
Abstract
Particulate Air Pollution in the industrial dumps KMA iron ore basin is due not only to the deflationary processes and production activities related to the production, transportation and processing of qua-rtzite and overburden .Environmental pollution in the areas of mining enterprises mainly due to the wind and the gas and dust removal deflyata emission vehicles and businesses. Of great importance in understanding the mechanism of deflation processes have qualitative and quantitative characteristics of the material carried by the wind as the distance from the start of the removal . Wind-sand flow is a massive movement of sand or soil particles in the surface air , including three forms of locomotion : rolling , abrupt movement , and the movement in the air flow in a suspended state. In quantitative terms pyleotlozhenie on the leaves and in the crowns of trees and shrubs is not constant and depend on a number of factors positively or negatively influencing the surroundings. The radius of influence up to 10 km .Pylezaderzhivayuschaya ability of forest stands is dependent on stand density and the density of their
crown .The amount of deposited dust under the cover is significantly higher than in the open areas of dumps . The results obtained in the study pylezaderzhivayuschey capacity of forest plantations in the middle of the hydraulic dump showed that with increasing stand density and density of the crown falling dust amount under the canopy is much higher than in the open areas of dumps.Sanitary role of forest plantations is crucial in improving the natural and climatic factors in the areas of mining open pit.
Keywords: forest plantations, pylezaderzhivayuschaya ability, sanitary role, mining companies.
Громадные размеры нарушений земной поверхности, сопровождающиеся неблагоприятным влиянием на окружающую среду, вызвали необходимость проведения рекультивации как мероприятия по охране природы. Проведение биологической рекультивации диктуется не только целесообразностью восстановления нарушенных земель и возвращения их сельскохозяйственному и лесному производствам, возмещению ущерба от совершенного нарушения, но и необходимостью проведения мероприятий по поддержанию установившегося в природе соотношения и содержания углекислоты, кислорода и других составных частей атмосферы за счет увеличения площади земель с древесно-кустарниковой и травянистой растительностью [1, 2].
Способность к перераспределению потоков загрязненного воздуха, адсорбции содержащихся в нем загрязнений объясняет оздоровительное значение растений и образуемых ими сообществ. С целью изучения пылезадерживающей способности лесных насаждений на облесенных отвалах были заложены постоянные профили, на которых проводили учет запыленности воздуха, листовой поверхности и массы пылеотложений. В кронах деревьев ветровой воздушный поток резко снижает скорость движения и в результате этого теряет большую часть пыли.
Результаты исследований показывают, что на высоте 1,5 м, как правило, масса осевшей пыли значительно меньше, чем у поверхности субстрата. Масса этой пыли определяется микроклиматическими условиями и состоянием лесных культур - их высотой, изреженностью полога, густотой кроны.
Единичные экземпляры акации белой и березы повислой не оказывают значительного влияния на задержание пылевидных частиц в кронах, принесенных воздушным потоком. На опушке лесной куртины пыле-отложения значительно выше, чем на заветренной стороне (в 4,7 раза). Это обусловлено способностью лесных культур снижать скорость ветрового потока и аккумулировать пылевидные частицы в кронах и под пологом леса [3, 5].
Запыленность воздуха на территории промышленных отвалов железорудного бассейна КМА обусловлена не только дефляционными процессами, но и производственной деятельностью, связанной с добычей, транспортировкой и переработкой кварцитов и вскрышных пород [2, 12].
Полученные результаты при изучении пылезадерживающей способности лесных культур в средней части гидроотвала показали, что с увеличением густоты древостоев и плотности их кроны количество осажденной пыли под пологом значительно выше, чем на открытых участках отвалов. Например, на
площади без культур масса осажденной пыли составляет 0,005-0,015 г/дм2, а под защитой леснык культур - 0,015-0,023 г/дм2.
По мере удаления от очага эрозии количество пыли в воздухе снижается и, естественно, снижается осаждение пылевидных частиц в кронах и под пологом леснык культур до 0,006-0,010 г/дм2. В культурах с хорошо развитой кроной и обильной листвой масса осажденной пыли больше, чем у растений с редкой, изреженной кроной (в 23,3 раза) [4].
В условиях отвалов Лебединского ГОКа наибольшей пылезадерживающей способностью характеризуются культуры облепихи крушиновой, задерживающие в разные сроки 0,117-0,161 мг/см2 пыли. Второе место среди исследуемых пород занимает ольха серая, листья которой способны задерживать пыли 0,143-0,090 мг/см2. Пыиеза-держивающая способность листьев акации белой и березы повислой слабее в 2 раза по сравнению с ольхой серой (табл. 1).
В дни со сплошной облачностью и обильными осадками на листьях удерживается в 4,7-6,1 раза пыли меньше, чем в сухие и солнечные дни. В сухой, но значительно прохладный период вегетации на листьях откладывается пыли значительно больше,
чем в дни с высокой температурой, когда масса пыли даже за 4 дня может увеличиваться в два раза (табл. 2) [3].
В количественном отношении пыле-отложение на листьях не является постоянной величиной и зависит от ряда факторов. Сопоставив запыленность листьев и количество осаждаемой пыли кронами деревьев, следует отметить, что с удалением от границы начала эрозии к нижней части отвала происходит интенсивное пылеот-ложение по всей площади (табл. 3).
В условиях гидроотвала редкие, низкорослые культуры продуваются ветром и, естественно, слабо задерживают переносимые ветровым потоком пылевидные частицы. С удалением от границы начала эрозии количество пыли, осажденной на листьях, несколько снижается [6].
Различная пылезадерживающая способность акации белой и березы повислой (табл. 4).
У растений, произрастающих на дефляционно-опасных отвалах (гидроотвал и отвал рыхлой вскрыши - ж/д отвал), запыленность листьев, по сравнению с насаждениями контрольной точки (прибалочные насаждения у с. Бекетово, удаленные на расстояние 25 км от отвалов) в 2-3 раза выше.
Таблица 1
Пылезадерживающая способность древесных пород на отвалах КМА
Древесная порода Масса задерживаемой пыли, мг/см
Среднемесячная В пасмурные дни В ясные дни
2009 2010
Облепиха круш. 0,161 0,117 0,072 0,347
Ольха серая 0,143 0,090 0,055 0,281
Акация белая 0,083 0,074 0,027 0,165
Береза повислая 0,084 0,060 0,036 0,217
Таблица 4
Показатели пылеотложения на листовой поверхности в различных условиях
Таблица 2
Пылеосаждение на листьях в зависимости от погодных условий
Показатели Масса осажденной пыли (мг/см ) по срокам
22.05 23.06 18.07 4.08 18.08
Дата последнего дождя 8.05 11.06 11.06 25.07 8.08
Температура, °С 22,3 19,8 23,9 20,0 23,9
Облепиха крушиновая 0,123 0,184 0,028 0,062 0,086
Ольха серая 0,087 0,142 0,145 0,046 0,102
Акация белая 0,063 0,098 0,087 0,041 0,084
Береза повислая 0,056 0,085 0,078 0,045 0,089
Осаждение кроной 0,298 0,506 0,424 0,238 0,455
Участок без культур 0.331 0,339 0,300 0,160 0,312
ТаблицаЗ
Запыленность листовой поверхности березы на различном расстоянии от очага эрозии
Точки изучения Расстояние от границы эрозии, м Масса осажденной пыли, мг/см
кроной листьями открытый участок
Гидроотвал 100 0,108 0,048 0,115
500 0,119 0,047 -
1000 0,146 0,040 -
1500 0,157 0,039 -
Точки изучения Масса пылезадержания (мг/см по годам)
акация береза акация береза
2009 2010
Гидроотвал 0,079 0,092 0,099 0,082
Ж/д отвал 0,078 0,069 0,084 0,071
Бекетово 0,029 0,024 0,014 0,009
На отвалах рыхлой вскрыши дефляционные процессы протекают на верхних участках отвалов. В связи с этим запыленность воздуха повышенная, а осаждение пылевидных частиц под лесными культурами в 1,2 раза больше, чем на открытых участках.
Контрольная точка заложена там, где практически исключено влияние промышленных объектов КМА на запыленность воздуха. В целом количество осаждаемой пыли на отвалах, как в культурах, так и без них, выше в среднем в 1,7-9,7 раза по сравнению
с контролем. Наличие незначительной запыленности в контрольной тоске происходит в результате дефляции с близлежащих сель-скохозяйственнык угодий [7, 9].
Загрязнение окружающей среды в районах горнодобывающих предприятий связано в основном с ветровым выносом дефлята и газопылевыми выбросами автотранспорта и предприятий [8]. Радиус влияния достигает 10 км. Проведенные исследован6ия по определению количества пыли в воздухе с помощью автомобильного аспиратора показали значительную запыленность в районе КМА (табл. 5) [10].
Содержание пыли в воздухе в пределах хвостохранилища превышает значения
предельно-допустимых концентраций (ПДК) пыли в атмосферном воздухе в 1,7 раза (от максимально-разовой) [10]. Максимально-разовая ПДК устанавливается в течение 20 мин при средних условиях запыленности. По стандарту качества воздуха для населенных мест максимально-разовая ПДК составляет 0,5 мг/м3 [11].
В районе гидроотвала запыленность воздуха близка к норме (0,548) в связи с полной его биологической рекультивацией лесными насаждениями. На удалении 1425 км от промышленных предприятий запыленность воздуха значительно ниже -0,613 - 0,453 мг/м3 - и не превышает максимально-разовых значений ПДК.
Таблица 5
Запыленность воздуха и листовой поверхности в районе КМА
Точки изучения Скорость ветра, м/с Масса пыли
В вездухе,мг/м3 На листьях, г/дм2
Хвостохранилище 8,97 0,853 0,00249
Гидроотвал 3,22 0,548 0,00202
с. Каплино 3,53 0,512 0,00151
с. Бекетово 3,71 0,453 0,00130
Библиографический список
1. Андрющенко, П. Ф. Опыт выращивания культур сосны обыкновенной на отвалах КМА [Текст] / П. Ф. Андрющенко, Я. В. Панков, И. В. Трещевский // Лесной журнал. - 1982. - № 4. - С. 30- 33.
2. Ахтырцев, Б. П. Почвенный покров Белгородской области: структура, районирование и рациональное использование [Текст] / Б. П. Ахтырцев, В. Д. Соловиченко. - Воронеж : Изд-во ВГУ, 1984. - 268 с.
3. Дюков, А. Н. Перспективы восстановления техногенных ландшафтов КМА [Текст] /
A. Н. Дюков, Т. А. Малинина // Лесные культуры и защитное лесоразведение в степи: мат. межрегион. конф., посвящ. памяти проф. В.К. Попова, Р.И. Дерюжкина, И.В. Трещевского,
B.Г. Шаталова. - Воронеж : ВГЛТА, 2008. - С. 95-97.
4. Жиганов, Ю. И. Рекультивация земель, нарушенных открытой разработкой полезных ископаемых [Текст] : обзорная информация / Ю. И. Жиганов. - М., 1986. - 49 с.
5. Зюзь, Н. С. Культура сосны на песках Юго-Востока [Текст] / Н. С. Зюзь. - М. : Агропромиздат, 1990. - 155 с.
6. Причины гибели культур сосны обыкновенной на гидроотвале Березовый лог КМА [Текст] / Т. А. Малинина, Я. В. Панков, В. И. Федотов, А. Н. Дюков // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. - 2011. - № 1. - С.122-128.
7. Панков, Я. В. Противоэрозионная роль лесных насаждений на техногенных землях КМА [Текст] / Я. В. Панков, А. Н. Дюков, П. Ф. Андрющенко // Лесные экосистемы зеленой зоны г. Воронежа: сб. науч. ст. по матер. НПК. - Воронеж : ВГУ, 1999. - С. 89-95.
8. Панков, Я. В. Научные основы биологической рекультивации техногенных ландшафтов [Текст] : дис. ... д-ра с.-х. наук: 11.00.11 / Я. В. Панков. - Воронеж, 1996. -388 с.
9. Тихонова, Е. Н. Почвообразование на отвалах горных пород Курской магнитной аномалии [Текст] : автореф. ... канд. биол. наук: 03.00.27 / Е. Н. Тихонова. - Воронеж : ВГУ, 2001. - 25 с.
10. Natural recovery of soil and vegetation covers on industrial dumps [Text] / O. V. Shergina, T. A. Mikhailova, O. V. Kalugina, O. A. Proidakova. - Amsterdam, 2007. -Pp. 146-153.
11. Kornilov, A. G. Geomorphological and ecological-and-economic aspects of reclamation of mine dumps in the Kursk Magnetic Anomaly [Text] / A. G. Kornilov, A. N. Petin, E. A. Drozdova. - Gornyi Zhurnal. - 2014. no. 8. - Pp. 74-78.
12. Organic matter dynamics in reclaimed lignite mine soils under Robinia pseudoacacia L. plantations of different ages in Germany [Text] / E. S. Matos, D. Freese, C. Böhm, A. Quinkenstein, R. F. Hüttl // Communications in Soil Science and Plant Analysis Germany. - 2012. - No. 43. -Pp. 745-755.
References
1. Andryushchenko P. F., Pankov Y. V., Treschevsky I. V. Opyt vyrashchivaniya kul'tur sosny obyknovennoy na otvalakh KMA [Opyt cropping Scots pine on sailings KMA]. Lesnoy zhurnal [Forest Journal], 1982, no. 4, pp. 30-33. (In Russian).
2. Akhtyrtsev B. P., Solovichenko V. D. Pochvennyy pokrov Belgorodskoy oblasti: struktura, rayonirovanie i ratsional'noe ispol'zovanie [The soil cover of the Belgorod area: the structure, zoning and rational use]. Voronezh, 1984, 268 p. (In Russian).
3. Dyukov A. N., Malinina T. A. Perspektivy vosstanovleniya tekhnogennykh landshaftov KMA [Prospects forrecovery of technogenic landscapes KMA]. Lesnye kul'tury i zashchitnoe lesorazvedenie v stepi: mat. mezhregion [Plantation sand protective afforestation in the desert : mat. Mezhregion]. Voronezh, 2008, pp. 95-97 (In Russian).
4. Zhiganov Y. I. Rekul'tivatsiya zemel', narushennykh otkrytoy razrabotkoy poleznykh iskopaemykh [Reclamation of land disturbed by openpit mining]. Moscow, 1986, 49 p.(In Russian).
5. Zyuz N. S. Kul'tura sosny napeskakh Yugo-Vostoka [Culture pine on the sands of South East]. Moscow, 1990, 55 p. (In Russian).
6. Malinina T. A., Pankow Y. V., Fedotov V. I., Djukov A. N. Prichiny gibeli kul'tur sosny obyknovennoy na gidrootvale Berezovyy log KMA [Causes of death in the cultures of Scots pine gidrootvale Birch log KMA], 2011, no. 1, рр. 122-128 (In Russian).
7. Pankov Y. V., Dyukov A. N., Andryushchenko P. F. Protivoerozionnaya rol' lesnykh nasazhdeniy na tekhnogennykh zemlyakh KMA [Antierosion role of technogenic forests on lands KMA]. Lesnye ekosistemy zelenoy zony g. Voronezha: Sb. nauchn. stat. po mat. NPK [Green Forest ecosystems in Voronezh area: Coll. Scien. stat. on the mat. NPK]. Voronezh, 1999, pp. 89-95. (In Russian).
8. Pankov Y. V. Nauchnye osnovy biologicheskoy rekul'tivatsii tekhnogennykh landshaftov Dis. dokt. s.-kh. nauk [Scientific bases of biological reclamation of technogenic landscapes Dr. agricultural sci. diss.]. Voronezh, 1996, 388 p. (In Russian).
9. Tikhonova E. N. Pochvoobrazovaniye na otvalakh gornykh porod Kurskoy magnitnoy anomalii avtoref. kand. biol. nauk [Soil formation on the dumps rocks Kursk magnetic anomaly Phd. biol. Sci.], Voronezh, 2001, 25 р. (In Russian).
10. Shergina O. V., Mikhailova T. A., Kalugina O. V., Proidakova O. A. Natural recovery of soil and vegetation covers on industrial dumps. Amsterdam, 2007, pp. 146-153.
11. Kornilov A. G., Petin A. N., Drozdova E. A. Geomorphological and ecological-and-economic aspects of reclamation of mine dumps in the Kursk Magnetic Anomaly. Gornyi Zhurnal, 2014, no. 8, pp. 74-78. (In Russian).
12. Matos E. S., Freese D., Böhm C., Quinkenstein A., Hüttl R.F. Organic matter dynamics in reclaimed lignite mine soils under Robiniapseudoacacia L. plantations of different ages in Germany. Communications in Soil Science and Plant Analysis, Germany, 2012, no. 43, pp. 745-755.
Сведения об авторе
Малинина Татьяна Анатольевна - преподаватель кафедры ландшафтной архитектуры и почвоведения ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», кандидат сельскохозяйственных наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Information about author
Malinina Tatiana Anatolievna - Lecturer of the Department of Landscape Architecture and Soil Science, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Ph.D. in Agricultural, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
