Россия
Россия
Россия
Представлена разработка авторов, показывающая возможность определения загрязнения атмосферного воздуха на различных участках городского леса методами «пассивной» дозиметрии. На примере оксидов азота проанализированы причины и последствия техногенного загрязнения лесных экосистем на урбанизированных территориях. Исследование, проведенное на территории ельника Кунцевской дачи, части природного заказника «Долина реки Сетунь» (г. Москва), показало, что на определенных участках в границах лесного массива может происходить накопление диоксида азота в приземном слое воздуха. Выявлены признаки повышенного азотного статуса исследуемой лесной экосистемы.
оксиды азота, автотранспорт, пассивная дозиметрия, городские леса, эвтрофирование лесных экосистем.
1. Введение
Природный биогеохимический цикл азота, как известно, является практически замкнутым. Количество соединений азота, выводимых из цикла с глубоководными отложениями и процессами денитрификации в почвенном слое, компенсируются их поступлением в процессах вулканической активности, а также при химическом и биологическом связывания азота из атмосферы [1]. Дополнительное поступление соединений азота в процессе антропогенной деятельности приводит к нарушениям его биогеохимических циклов, как в локальном, так и в глобальном масштабе. В настоящее время масштабы антропогенного связывания азота более чем в три раза превышают допустимые «планетарные границы» [2]. К числу наиболее обсуждаемых в настоящее время экологических последствий этого положения относится эвтрофирование природных и природно-антропогенных экосистем. Связанный с антропогенной эмиссией оксидов азота «техногенный азот», поступающий в экосистемы в виде био- и педохимически активных соединений, ведет к интенсификации его миграционных потоков внутри экосистем и из экосистем. Это сопряжено с изменениями биоразнообразия на разных уровнях его организации — от видового до экосистемного [3]. Особо динамичным перестройкам ввиду изменения лесорастительных условий при эвтрофировании подвергаются лесные экосистемы. На фоне повышения азотного статуса лесных почв вследствие поступления добавочного техногенного азота растет продуктивность фитоценозов [4, 5]. В видовом разнообразии травяно кустарничкового яруса растет обилие нитрофильных видов, а менее требовательные к азоту виды отступают, что свидетельствует о повышении азотного статуса почв [6, 7, 8]. Но при этом постепенно прогрессирует и ряд негативных экологических процессов. Так, у древесных растений при обогащении почв азотом развивается отставание роста биомассы корней в сравнении с биомассой крон, что снижает ветроустойчивость деревьев и повышает их уязвимость в отношении патогенов (прежде всего — возбудителей корневых гнилей) [9]. Особой чувствительностью при этом отличаются хвойные породы, вследствие чего в хвойных лесах развиваются экологические сукцессии, ведущие к упрочению позиций лиственных пород (неморализации) [10, 11]. По мере «азотного насыщения» возрастает интенсивность миграционных потоков азота из лесных почв не только в растительность, но и в другие сопряженные среды — почвенно-грунтовые воды и атмосферу. В итоге добавочный азот провоцирует ускоренную минерализацию органического вещества, подкисление почв, дисбаланс элементов питания, денитрификацию, вымывание нитратов в почвенно-грунтовые воды и изменение видовой структуры биоценозов.
1. Добровольский В. В. Биогеохимия мировой суши. Избранные труды. Т. III. М.: Научный мир, 2009. 440 с.
2. Rockström, J., W. Steffen, K. Noone, Å. Persson, F. S. et. al. Planetary boundaries: exploring the safe operating space for humanity. Ecology and Society, 2009, vol.14, no 2.
3. Sutton M. A., Howard C., Erisman J. W. et. al. Billen G., Bleeker A., Grennfelt P., Van Grinsven H, Grizzetti B. The European Nitrogen Assessment: Sources, Effects and Policy Perspectives. Cambridge: University Press, 2011. 612 p.
4. Högberg P., Fan H., Quist M., Binkley D., Tamm C. Tree growth and soil acidification in response to 30 years of experimental nitrogen loading on boreal forest. Global Change Biology, 2006, vol. 12., pp. 489-499.
5. Magnani F., Mencuccini M., Borghetti M., Berbigier P. The human footprint in the carbon cycle of temperate and boreal forests. Nature, 2007, vol. 447., pp. 849-854.
6. Bobbink R., Hornung M., Roelofs J. G. The effects of airborne nitrogen pollutants on species diversity in natural and semi-natural European vegetation. Journal of Ecology, 1998, vol. 86., pp. 717-738.
7. Brunet, J., Diekmann M., Falkengren-Grerup U. Effects of nitrogen deposition on field layer vegetation in south Swedish oak forests. Environmental Pollution, 1998, vol. 1, no 102., pp. 35-40.
8. Золотарева Н. В., Подгаевская Е. Н., Шавнин С. А. Изменение структуры напочвенного покрова сосновых лесов в условиях крупного промышленного города // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 5(37). С. 218-221.
9. Majdi H., Kangas, P. Demography of fine roots in response to nutrient applications in a Norway spruce stand in southwestern Sweden. Ecoscience, 1997, vol. 2, no 4., pp. 199-205.
10. Аверкиева И. Ю., Припутина И. В. Оценка влияния техногенной эмиссии NOx на питательный режим лесных биогеоценозов // Вестник КГУ им. Н. А. Некрасова. 2011. № 3. С. 51-57.
11. Priputina I. V., Zubkova E. V., Komarov A. S. Retrospective assessment of the dynamics of nitrogen availability in pine forests of the near-moscow region based on the data of phytoindication. Contemporary Problems of Ecology. 2015. Vol. 8., no 7., pp. 916-924.
12. Скрябин М. Л. Образование группы термических оксидов азота в процессе горения углеводородных топлив // Молодой ученый. 2015. № 13. С. 197-199.
13. Тарасова Н. П., Кузнецов В. А. Химия окружающей среды: Атмосфера. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 228 с.
14. Бояршинов М. Г. Оценка влияния придорожного лесного массива на распространение автотранспортных выбросов // Математическое моделирование. 2001. Том 13, № 8. С. 53-64.
15. Кузнецов В. А., Беднова О. В., Бабий Т. Е. К характеристике средостабилизирующих свойств лесного массива в мегаполисе // Город. Лес. Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях: тезисы докладов научной конференции. М.: Т-во научных изданий КМК, 2009. С. 41-43.
16. Bednova O. V., Kuznetsov V.A, Tarasova N. P. Eutrophication of an Urban Forest Ecosystem: causes and effect. Doklady Earth Sciences, 2018, vol. 478, part 1, pp. 124-128. DOI:https://doi.org/10.7868/S086956521803021.
17. Тарасова Н. П., Кузнецов В. А. Интегральный метод оценки загрязнения атмосферного воздуха и его использование для повышения эффективности управления на городских природных территориях // Безопасность в техносфере. 2008. № 6. С. 22-25.
18. Кузнецов В. А., Тарасова Н. П. Комплексная оценка воздействия физических и химических факторов на городскую окружающую среду // Экология и пром-сть России. 2008. № 10. С. 41-43.
19. Bednova O. V., Kuznetsov V.A, Tarasova N. P. Transformation of Urban Forest Ecosystems: Indication and Integral Assessment. Doklady Earth Sciences, 2015, vol. 463, Part 2, pp. 868-872. DOI:https://doi.org/10.1134/S1028334X15080176.
20. Беднова О. В. Оценка азотного статуса городской лесной экосистемы на основе геоботанических описаний // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных трудов. Брянск: БГИТУ, 2016. Выпуск 44. С. 90-96.
