Оценка воздействия промышленности и транспорта на экосистему национального парка "Лосиный остров"

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Национальный парк "Лосиный остров" является одним из крупнейших лесных массивов, оказывающих благотворное влияние на экологию г. Москвы. Он представляет собой сложную экосистему, где природно-ландшафтные комплексы и животный мир находятся в тесном взаимодействии с человеком и подвергаются постоянному антропогенному воздействию. Загрязнение территории парка является одним из результатов многолетнего воздействия города и по своим последствиям может рассматриваться в числе главнейших факторов, способствующих ухудшению состояния всех компонентов окружающей среды.

На протяжении многих лет на территории НП "Лосиный остров" проводятся систематические научные исследования по оценке антропогенного воздействия на окружающую среду. Их целью является выработка рекомендаций по минимизации ущерба и сохранению этого уникального лесного массива. Постоянные наблюдения за состоянием окружающей среды и динамикой лесного фонда проводятся силами сотрудников Научно-координационного отдела НП "Лосиный остров". В разные годы в этих работах принимали участие сотрудники МГУЛ, ГНИИ земельных ресурсов, ИВП РАН, ИПГ им. акад. Фёдорова, МОМГЭ ИМГРЭ, ЗАО "Прима-М", МИЛ, МГУ, ВНИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства, ИФЗ РАН, Института лесоведения и других организаций. Координацию работ на территории национального парка осуществляет его Дирекция во главе с А.И. Янгутовым. Реальный научный и практический вклад в решение проблем, связанных с состоянием и охраной окружающей среды внесли своими работами Е.Г. Мозолевская, С.Б. Самаев, Х.Г. Якубов, В.В. Нефедьев, Т.А. Соколова, А.В.Абатуров, В.И.Обыденников и др.

Эколого-геохимическое изучение воздействия на окружающую среду и оценка ее состояния в г.Москве осуществляется по результатам периодического картирования, проводимого МОМГЭ ИМГРЕ (1977, 1987, 1997 г.г.). Последние результаты (1995-97 г.г.) указывали на существенное уменьшение нагрузки на окружающую среду от предприятий промышленности, связанное со спадом производства в 90-е годы. Однако в конце 90-х годов экологическая ситуация в парке вновь стала ухудшаться. Причиной этого стало быстрое возрастание в последние годы транспортного загрязнения, в том числе солевыми компонентами противогололедных препаратов, активно применявшимися в зимний период, что привело к обострению экологической ситуации во всех лесопарковых зонах г.Москвы, расположенных вблизи крупных транспортных магистралей. В этой связи в конце 90-х возникла необходимость целенаправленного изучения воздействия химического загрязнения на зеленые насаждения в условиях постоянно возрастающей транспортной нагрузки в крупных мегаполисах.

Целью работы являлось определение состава, форм нахождения, механизмов поступления загрязняющих веществ и оценка уровня и масштабов загрязнения компонентов окружающей среды в Национальном парке "Лосиный остров" в связи с произошедшими изменениями соотношения нагрузок от основных источников воздействия - промышленности и транспорта.

Основные задачи исследований:

1) изучение распределения химических элементов в снеговом покрове и пылевых смывах и выявление структуры и состава загрязнителей, поступающих на территорию парка;

2) изучение распределения химических элементов и оценка количества загрязняющих веществ и форм их нахождения в почвах и растительности;

3) изучение распределения и форм нахождения химических элементов в донных отложениях и водах;

4) определение уровня загрязнения компонентов окружающей среды, выявление участков парка с наиболее напряженной экологической ситуацией

5) изучение состава, параметров и характеристик транспортного загрязнения от МКАД.

Научная новизна работы. Диссертационная работа является одним из первых комплексных исследований, отражающих изменение состояния окружающей среды в результате существенного увеличения роли транспортного загрязнения в условиях крупного мегаполиса, произошедшее на рубеже XXI века.

- в работе впервые дана разносторонняя оценка транспортного загрязнения и определены его параметры и характеристики;

- в работе приведены данные, свидетельствующие в пользу того, что основную опасность для лесной растительности представляют солевые компоненты, входящие в состав противогололедных смесей

- полученные в работе данные по распределениям и формам нахождения химических элементов в техногенных аномалиях являются новыми, интересными и дополняют существующие представления о механизмах миграции и концентрации загрязняющих веществ в ландшафтах урбанизированных территорий;

- в работе впервые показана возможность количественной оценки выпадения загрязнителей из атмосферы в летний период по пылевым смывам с листьев растений.

Практическая значимость работы. Заключается в том, что ее результаты, наряду с другими исследованиями и публикациями в этой области, привлекли внимание общественности, Правительства г.Москвы и специальных служб к ухудшению состояния зеленых насаждений, отчетливо проявившемуся в конце 90-х годов. На основании полученных результатов исследований автора и ее коллег было доказано, что основной причиной ухудшения состояния лесной растительности в столичном мегаполисе являются противогололедные препараты, что привело к их замене зимой 2001/2002 г.

Созданный при участии автора эколого-геохимический раздел ГИС-проекта "Лосиный остров" является основой для продолжающегося мониторинга на территории национального парка и средством для принятия обоснованных управленческих решений его дирекцией и научным отделом.

Фактический материал. При выполнении работы автор использовал данные, полученные в результате полевых исследований, проведенных в 1998-2001 г.г. Основными видами полевых работ являлись эколого-геохимическое картирование территории парка и детальное картирование в районе МКАД с опробованием снегового покрова, почв, растительности, вод и донных отложений водотоков.

В основу диссертационной работы положены результаты анализов 570 почвенных проб, 34 почвенных вытяжек, 340 проб растительности, 77 проб пылевых смывов с листьев, 35 проб донных отложений. В 72 пробах речных и 60 пробах снеговых вод определялись концентрации растворенных и взвешенных форм химических элементов.

Определение химического состава природных вод и содержаний в них микроэлементов в растворенной и взвешенной формах, химических свойств почв и содержаний в них подвижных форм металлов, содержаний Fe, Mn, Pb и Cl в листьях березы и ели проводилось автором в лаборатории кафедры геохимии.

Автором проведена компьютерная обработка данных и построение карт техногенных геохимических аномалий. Результаты картографирования и аналитический банк данных являются самостоятельной частью ГИС-проекта "Лосиный остров", в создании которого автор принимал непосредственное участие.

Основные защищаемые положения:

1. Современные пылевые выпадения из атмосферы являются основным источником поступления на территорию парка загрязняющих веществ, характеризуются различной интенсивностью (от 11 до 135 кг/км² зимой и до 459 кг/км² в сутки летом) и широким спектром загрязнителей (более 20 х. э.). Наиболее высокие коэффициенты концентрации в пыли имеют Ag, Co, Pb, W, Zn и Cu.

2. В составе современных выпадений из атмосферы установлена возросшая роль транспортного загрязнения, уровень и масштабы которого по некоторым элементам приближаются к промышленному. Доля транспортной составляющей в пылевых выпадениях на территории парка с 1987 по 2000 год увеличилась почти в два раза, с 11% до 19%.

3. Загрязнение почв от промышленных предприятий прослеживается на расстояние до 3 км в глубину парка, максимально в его краевых частях и соответствует слабому и среднему уровню. Состав техногенных аномалий в почвах отражает профиль наиболее крупных предприятий промышленных зон, расположенных у границ парка: машиностроительный (Mn, Mo, Ni, W, Cr); энергетический (V, Ni); электротехнический (Ag, Zn, Ni, Pb, Cu, Sn), полиграфический (Zn, Pb, Ag, Sn) и химический (Cr, Zn, Bi, Sb, Hg).

4. Загрязнение растительности в общем плане повторяет пространственную структуру загрязнения почв, превосходя последнее по интенсивности. Основными загрязнителями растительности являются Ag, Co, Mo, Pb, Zn, Ni, Mn и Sr. Наиболее высокую степень концентрации в растительности обнаруживают химические элементы с низким фоном: Ag, Co, и Mo, которые могут напрямую поглощаться из атмосферы. Наличие значимых корреляционных связей между содержаниями подвижных форм Zn, Mn, Pb и Sr в почвах и их содержаниями в растительности свидетельствует, что основная масса этих элементов поступает из загрязненных почв.

5. Уровень загрязнения донных отложений водотоков парка характеризуется как низкий, к числу основных загрязнителей донных отложений относятся Hg, Zn и P. Загрязнение речных вод фиксируется в следующих объектах: р.Ичка - хлоридно-натриевый кадмиево-свинцовый тип загрязнения (противогололедные препараты, автотранспорт), Нехлюдов рукав - хлоридно-нитратный кадмиевый тип загрязнения (сточные воды г.Королева), р.Пехорка - аммонийно-мышьяковый тип загрязнения (поля и дачные участки). Основной формой нахождения Fe, Mn и Pb в водах является взвешенная (81,72 и 72%), остальных химических элементов-растворенная.

6. Распределение химических элементов в пылевых выпадениях дифференцированно по удалению от МКАД: Fe, Mn, V, W, Co - Pb, Cu, Ni, Cr - Cd - Na, Cl - Pb, Cu, Ni, Cr и определяется размерами переносимых частиц. Транспортное загрязнение в почвах и растительности характеризуется двумя ассоциациями элементов: солевые компоненты (Na, Cl) и тяжелые металлы (Pb, Zn, Ni). Солевое загрязнение по своим масштабам и интенсивности превосходит загрязнение тяжелыми металлами и является основной причиной деградации почв и растительности на участках, прилегающих к транспортным магистралям.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 110 страницах машинописного текста, содержит 62 таблицы, 51 рисунок и список литературы, насчитывающий 53 наименования.

Публикации и апробация работы. Результаты исследований докладывались на III экологической конференции студентов и молодых ученых вузов города Москвы "Охрана окружающей среды на пороге третьего тысячелетия в интересах устойчивого развития" в 1999 г., на эколого-геологической межвузовской студенческой школе в 2000 г. (г.Санкт-Петербург) и на III Международном совещании "Геохимия биосферы" в 2001 г. (г.Новороссийск). По теме диссертации опубликовано 15 научных работ.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доценту Ю.Н.Николаеву и Т.В.Шестаковой за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; Лубковой Т.Н. и Яникиевой О.Е. за плодотворную совместную работу; Пчелинцевой Н.Ф. и Родионовой И.П. за помощь при выполнении анализов; Митояну Р.А., Аплеталину А.В. и Охапкиной Е.Ю. за содействие при написании и оформлении работы.