Внешние признаки поражения древесных растений проявляются различно, в зависимости от загрязнителя и лесорастительных условий.
П.С. Пастернак и др. отмечают, что установить четкую зависимость между загрязнениям атмосферы и повреждаемостью лесных насаждений сложно, поэтому важно использовать биоиндикаторы загрязнений воздуха. Наиболее пригодны в качестве индикаторов организмы, занимающие наиболее низкие трофические уровни, прежде всего, лишайники, особенно чувствительные к техногенному загрязнению атмосферного воздуха. Общая деградация эпифитного лишайникового покрова позволяет судить о наличии загрязнения. Если лишайники покрывают не менее половины поверхности комлевой части ствола на высоте 0,5-2,0м, воздух в лесу можно считать чистым, при покрытии менее 10% поверхности ствола – воздух сильно загрязнен.
В.А.Алексеевым (1990) предлагается шкала категорий жизненного состояния деревьев по характеристике кроны: здоровое дерево, ослабленное(поврежденное), сильно ослабленное (сильно поврежденное), сильно ослабленное (сильно поврежденное), отмирающее дерево, сухостой. Им выделяется V классов лесных экосистем по жизненному состоянию.
1. Класс не нарушенных атмосферным загрязнением лесных экосистем (без признаков ослабления). Древостой по жизненному состоянию «здоровый». Никаких симптомов повреждений от загрязнения ни у одного из компонентов экосистем не отмечается. В I классе выделяются эталонные леса для сравнительного изучения поврежденных экосистем.
2. Класс начального повреждения лесных экосистем (ослабленные). Нарушается или разрушается покров эпифитных лишайников. Преобладают здоровые деревья и жизненное состояние древостоев не имеет существенных (более 10%) отклонений от соответствующего показателя незагрязненных лесов. Леса II класса обычны при региональном типе загрязнения атмосферы, наблюдаются в сфере действия выбросов мощных тепловых электростанций.
3. Класс поврежденных лесных экосистем (сильно ослабленные). Доля здоровых деревьев составляет в лесах этого класса менее 50% как по числу, так и по объему. Поврежденность древостоев достигает 20-49%. Происходит отмирание ветвей в верхней части кроны. Покров эпифитных лишайников практически разрушен. На распространение лесов этого класса дополнительно влияет длительное региональное загрязнение.
4. Класс сильно поврежденных лесных экосистем (усыхающие). В древостоях таких экосистем здоровые деревья основного лесообразователя единичны или отсутствуют. Подрост и подлесок повреждены. Это зоны разрушения экосистем, которые вокруг крупных комбинатов по выплавке цветных металлов занимают десятки и сотни тысяч гектаров. Существенное значение в ухудшении жизненного состояния растений здесь имеет изменение почвенных условий. В случае регионального загрязнения сильно поврежденные леса возникают как результат дополнительного воздействия других абиотических или биотических стрессов. При этом само загрязнение может играть роль триггерного механизма, вызывающего ослабление экосистем и провоцирующего тем самым дальнейшее развитие неблагоприятной ситуации, в частности, вспышки численности насекомых-вредителей.
5. Класс полностью разрушенных экосистем (усохшие – свежий и старый сухостой). Леса отсутствую, возможны остатки разрушенных древостоев с сильно поврежденными и отмирающими особями.
2.2 Загрязнения промышленными выбросами в зоне произрастания лесов
Впервые данные о загрязнении природной среды страны опубликованы в докладе Государственного комитета СССР по охране природы «Состояние природной среды в СССР в 1988 году» (1990). Используя данные государственного доклада, можно отметить что в 1988 году почти на всей территории Республики Башкортостан отмечалась максимальная среднегодовая интенсивность выпадения сульфатной серы – более 20кг/га в год(в единицах серы).
Среднегодовая интенсивность выпадения нитратного азота на большей части территории республики составила в 1988 году 2-5кг/га в год, в восточной части и на юге была максимальной – более 5кг в год.
Интенсивность выпадения аммонийного азота в большинстве районов составила 2-5кг/га в год, однако в северных районах она была повышенной – 5-10кг/га, а в южных –максимальной – более 10кг/га в год.
Следует отметить, что сера, нитратный и аммонийный азот являются кислотообразующими элементами, в значительной степени именно они обусловливают образование кислотных дождей.
Просматривая статистические данные, можно отметить снижение выбросов в атмосферу за последние 15 лет. Однако вряд ли можно согласиться с тем, что снижение выбросов в атмосферу обусловливается природоохранными мероприятиями, скорее – это результат экономического спада. Кроме того, следует учитывать, что ведомственные отчеты ранних лет не учитывают значительные выбросы от транспортных средств, чья доля значительно возросла в последнее десятилетие.
Наибольшие объемы валовых выбросов в атмосферу наблюдаются в городах: Уфа (29,5% выбросов республики), Стерлитамак (14,5%), Салават(10,7%).
В «Государственном докладе о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1991 году» сообщается, что около 65% промышленных выбросов от стационарных источников приходится на европейскую территорию России. Постоянно наблюдается рост концентраций оксида и диоксида азота. Для промышленных регионов центра России и Урала характерны максимальные значения выпадений сульфатной серы. В этих регионах и на юге Сибири наблюдаются также повышенные уровни выпадений азота (сумма выпадений нитратов и аммония). Учитывая географическое положение Башкортостана, климатические условия и розу ветров (преобладающий перенос воздушных масс - западный), следует признать, что загрязнение атмосферы республики происходит и в результате воздушного межобластного переноса загрязняющих веществ.
Загрязнителями атмосферы в регионе являются также нефтегазодобывающие управления (НГДУ). Многочисленные объекты нефтепромыслов являются источниками загрязнения атмосферного воздуха различными соединениями. Многочисленные объекты нефтепромыслов являются источниками загрязнения атмосферного воздуха различными соединениями. Газообразные выделения, поступающие в атмосферу, состоят из углеродов(метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан), сероводорода, сернистого газа, углекислого газа, окислов азота и др. Основными причинами попадания этих соединений в атмосферный воздух являются: неполная герметичность технологического оборудования, сжигания попутного газа на факелах, открытые поверхности накопителей и очистных сооружений, аварии на различных этапах добычи, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды. Большая протяженность нефте- и газопроводов, частые аварии на них с разливом нефти, сточных вод, своевременная ликвидация которых чрезвычайно затруднена, также способствует загрязнению атмосферного воздуха и почв.
Среди наиболее загрязненных районов следует отметить Нефтекамский, где самым крупным источником загрязнения является Кармановская ГРЭС. Дымовые трубы Кармановской ГРЭС относятся к категории сверхвысоких (две трубы по 250м, одна- 270м). отработанные газы на станции часто выбрасываются выше области инверсии и распространяются на большие расстояния. Приземные инверсии температур способствуют задержке попадающих в воздух примесей, созданию условий для увеличения их концентрации, образованию так называемой индустриальной дымки. Часто такая дымка наблюдается и на территории Янаульского и Татышлинского районов. В рассматриваемом регионе отмечаются кислотные туманы, которые, по сравнению с кислотными дождями, более вредны.
2.3 Химический состав снеговой воды
Показателем загрязненности атмосферы вредными веществами является наличие их в снеге. В течение 1989-1998гг. в лесхозах республики отбирались пробы снега для определения кислотности атмосферных осадков в рамках программы регионального мониторинга воздействия загрязнения атмосферы на леса. Анализ снега, проводимый в лесной почвенно-химической лаборатории показал, что практически все леса республики (за исключением территорий, прилегающих к промышленным центрам в радиусе примерно 20-30 км) произрастают в зоне, где pР снеговой воды менее 5,6. Это говорит о выпадении кислых атмосферных осадков на территории республики.
Выделяются районы с сильной кислотностью снеговой воды (pH 4,0-4,3). В местах произрастания равнинных ельников, интенсивно усыхающих в последние годы, снеговая вода характеризуется сильной кислотностью(как и в юго-восточной половине Уфимского плато). Обширность таких районов обусловливается влиянием южного промышленного узла (г.Стерлитамак, Салават, Ишимбай, Мелеуз), а также в крайне западной части республики.
Значительная часть территории Башкортостана расположена в зоне выпадения кислых осадков средней степени кислотности (pH 4,3-4,7).
Загрязнение насаждений района темнохвойно-широколиственных лесов кислотообразующими веществами отображено на карте кислотности снега, составленной по материалам обследования снега в конце зимы 1989-1997гг.
2.4 Локальные сильные загрязнения почв
Наибольшую опасность в районах нефтегазодобычи для почвы и произрастающей на ней растительности представляет загрязнение ее нефтью и высокоминерализованными водами. Разливы этих вод сопровождаются засолением верхнего плодородного слоя почвы. Во многих случаях на выровненных участках или микропонижениях воды отстаиваются, проникают в глубокие слои почвы, что приводит к гибели растительности.
Почвы, подверженные загрязнению в процессе добычи и транспортировки нефти, имеют неблагоприятные агрофизические свойства. Агрономически ценные структурные частицы размером 1-3 мм слипаются, и почва становится глыбистой, уплотняется. В результате чего ухудшаются вводно-физические и воздушные свойства, в почве развиваются анаэробные процессы, изменяются условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, уменьшается их численность и снижается биологическая активность, и как следствие этого – подавляется способность почвы к самоочищению.