УДК 630*114.2:630*41

СОЛЕВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИДОРОЖНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

 

SALT CONTAMINATION OF ROADSIDE FORESTS

 

Лысиков А.Б. (Институт лесоведения РАН, Московская обл., РФ)

 

Lysikov A.B. (Institute of forest science RAS)

 

В работе анализируется влияние изменения характера и количества использования противогололедных реагентов на свойства лесной почвы

In this paper is analyzed influence of change of character and quantity of deicing reagents on the forest soil properties

 

Ключевые слова: лесная почва, загрязнение, противогололедные реагенты

Key words: forest soil, contamination, deising reagents

 

Развитие транспорта в Московской агломерации является основной причиной масштабного загрязнение почв и других компонентов городских и пригородных насаждений техногенными выбросами. Известно, что основную негативную роль на состояние придорожных древесных насаждений, почв и других компонентов лесных экосистем оказывает применение на дорогах высоких доз противогололедных реагентов. Наибольшее влияние загрязнения испытывают ближайшие к дороге опушечные придорожные насаждения, на ограниченной дистанции от дороги (не далее 20-25 м) диагностируются признаки острых повреждений сосны и березы, выражающиеся в дефолиации,  пожелтении и некрозе хвои, суховершинности, снижении линейных приростов). Далее повреждения древостоя носят хронический характер  и  выражены  значительно слабее.   С целью оценки изменения физико-химических свойств почвы за десятилетний период проводили исследования в граничащих с МКАД сосновых насаждениях Серебряноборского лесничества.

С начала 90-х годов применяемая ранее для борьбы с наледью песчано-солевая смесь была заменена на техническую соль (хлорид натрия с небольшой примесью хлорида калия). Побочным действием использования реагентов явилось резкое ухудшение состояния придорожных лесных насаждений и внутригородских посадок. Наиболее отчетливо это проявилось в 1997-2000 гг., когда отмечалось максимальное угнетение и массовая гибель древостоя и других компонентов лесных насаждений.

За последнее время состав и способы внесения реагентов неоднократно менялись, существенно увеличилось их абсолютное количество. Испытывались и применялись не менее трех десятков наименований противогололедных реагентов, в настоящее время на территории Москвы (включая МКАД) ежегодно используется до 400 тысяч тонн твердых и жидких препаратов. До 2011 г в качестве основного противогололедного реагента для обработки проезжей части дорог использовали гранулированный хлористый кальций кальцинированный модифицированный (ХККМ). Однако в  самые последние годы появились данные о  возобновлении применения твердых реагентов на основе хлористого натрия, причем его доля в составе солей достигает 50% .

Результаты исследования эдафических показателей в зоне воздействия автомагистрали свидетельствуют  о том,  что под влиянием  неоднократно меняющихся  условий   поступления    противогололедных  реагентов в придорожные лесные экосистемы за 10-летний период в состоянии верхнего горизонта почвы произошли заметные негативные изменения. Абсолютные значения  рН водной вытяжки вблизи МКАД достигают аномальных величин для дерново-подзолистых почв - 8.4-8.5. Сравнение нынешних и прежних результатов анализов рН водной вытяжки из почвы показало, что почти по всему протяжению трансекты на расстояние не менее 50 м от полотна МКАД реакция почвенного раствора за срок наблюдения стала менее кислой, что является подтверждением прогрессирующего техногенного поступления щелочных агентов в почву. 

Изучение содержания обменного кальция в почве по линии отбора проб выявило его значительное увеличение вблизи дороги. Наибольшее его количество фиксировалось  около полотна МКАД,  при  этом за 10-летний срок оно возросло на 35-45%.  Рост  содержания кальция в почве, по всей видимости, связан  с наращиванием в  последние несколько лет количества кальцийсодержащих противогололедных реагентов, применяемых дорожными службами на МКАД. Существенное снижение содержания кальция в почве опушечной части трансекты, на расстоянии около 20 м от дороги  можно объяснить  экранирующим эффектом густого подлеска. Под пологом насаждения содержание обменного кальция за время между измерениями изменилось незначительно, достигнув на расстоянии 250 м от дороги величины 5.7 мг-экв 100 г-1  против 5,2 мг-экв 100 г-1 в 2004 г. Эти значения близки к фоновым показателям для дерново-подзолистых почв сосняков Серебряноборского лесничества.

Анализ содержания  в почве придорожной зоны подвижного натрия показал, что за 10 лет между наблюдениями его количество несколько увеличилось. Абсолютные значения этого лабильного показателя вблизи магистрали были высокие в оба срока наблюдения, они в десятки раз  превышают  его  количество в глубине леса и контроле, что лишний раз указывает на источник поступления этого элемента. По сравнению с 2004 г. величина содержания натрия в 2014 г. заметно повысилась вблизи дороги, на задерненных обочинах МКАД по трансекте до границы леса. При этом предшествующие исследования показывали постепенное снижение содержания натрия в аккумулятивном горизонте почвы.

Учитывая высокую подвижность иона натрия в почве, ее легкий гранулометрический состав и промывной   тип водного  режима дерново-подзолистых  почв, рост содержания натрия в верхних горизонтах почвы придорожной  полосы подтверждает данные о продолжении практики применения технической соли в качестве противогололедного средства в значительных масштабах. Заметное  количество натрия может находиться в составе используемых реагентов и в виде примесей, например, карбида натрия.

Следует отметить, что повышение содержания подвижного натрия, оказывая токсический эффект, негативно сказывается на состоянии растительности, на жизнедеятельности почвенной мезофауны и микроорганизмов, на структуре и свойствах почвы.  Полученные  в 2014 г значения содержания подвижного натрия вблизи дороги оказались на 10-15% выше, чем допустимая величина содержания солей  в корнеобитаемом слое почвы по натрию, которую  принято оценивать как 26 мг 100 г-1. Учитывая, что образцы почвы отбирались в летнее время, можно полагать, что в весенний период величина натриевого засоления почвы в придорожной зоне может подниматься до уровня выше критических значений для многих растений.

Изучение содержания подвижного хлора в верхнем горизонте почве по трансекте показало, что начавшееся ранее снижение этого показателя вновь сменилось подъемом.  По сравнению с данными 10-летней давности вблизи дороги содержание хлоридов в почве выросло примерно на 30 %, достигнув около полотна МКАД величины почти 100 мг .100 г-1, что в 5 раз превышает допустимые значения содержания солей в почве по хлору.

С 2001 по 2004 гг количество хлора в почве постепенно  снижалось практически по  всей линии пробоотбора, что объяснялось уменьшением дозировки применяемых на дороге реагентов, но тем не менее даже тогда содержание подвижного хлора вблизи дороги почти на порядок величин превышало контрольные значения этого показателя (на расстоянии 250 м от МКАД).

Наиболее вероятной причиной массового повреждения и гибели растений в придорожных лесах вдоль МКАД, отчетливо проявившихся в 1997-2000 гг., считается отравление их хлоридом натрия. Повреждение придорожных насаждений обусловлено токсическим воздействием высоких концентраций хлоридов на надземные живые ткани растений, в первую очередь, на почки и прилегающие к ним ткани.

Высокое содержание хлоридов натрия  и кальция в придорожных почвах может также вызывать угнетение насаждений вследствие осмотических механизмов действия рассолов и дисбаланса потребления элементов растениями. Поэтому  увеличение в почве придорожных лесов содержания подвижного хлора, который в нативной дерново-подзолистой почве присутствует в следовых количествах, вызывает существенную опасность.

Изучение электропроводности почвенного раствора, как и в предыдущем исследовании, показало резкое снижение количества легкорастворимых солей в почве от МКАД до границы леса, под пологом эта величина не слишком сильно превышает контрольные значения в глубине леса. Однако в целом отмечается некоторое засоление почв изучаемого придорожного участка (рис), в то время, как 10 лет назад диагностировалась тенденция к их рассолению. Относительные значения содержания суммы солей в почве под дерниной вблизи дороги за период наблюдения увеличились на 15-20%, достигнув абсолютных величин, на порядок единиц превышающих контрольные, в глубине лесного массива.

Рисунок- Общее содержание солей (1-2004  г., 2- 2014 г.)

 

Ранее мы уже указывали, что  безлесную придорожную полосу отвода можно считать зоной техногенного галогенеза, а сформировавшиеся здесь почвы, загрязняемые аэральным путем, определить как импульверизационные поверхностные солончаковатые конструктоземы. Более того, в литературе встречаются ссылки на признаки осолонцевания почвы вблизи МКАД. Характеризующее солонцовый процесс внедрение ионов натрия в почвенные коллоиды вызывает их диспергирование, что может приводить к ухудшению водно-физических и  лесоратительных свойств почвы.

Таким образом, исследования в  придорожных насаждениях сосны в Серебряноборском лесничестве выявили, что в результате изменения регламента применения противогололедных реагентов на МКАД, модификации их состава и объемов внесения в последние годы произошло ухудшение ряда свойств верхней минеральной толщи почвы. Вблизи дороги в почве отмечается возрастание на 30-40% содержания подвижного кальция, а также рост на 25-40% количества подвижного хлора. Наблюдается увеличение на 15-20% общего содержания солей в почве придорожной зоны, а также ее подщелачивание до весьма высоких значений (рН водной вытяжки 8.5), нехарактерных для зональных почв. Отмечается рост на 10-15% содержания подвижного натрия, хотя это и весьма лабильный показатель, а отбор образцов на анализ осуществлялся в начале лета. Под пологом соснового насаждения в направлении от автомагистрали в глубь леса значения изучаемых показателей резко снижались,  уже на расстоянии 50 м от дороги приближаясь к контрольным, что  однозначно указывает на источник поступления поллютантов. Значительное загрязнение почвы натрием и хлором подтверждает данные о возобновлении применения на дороге токсичной для растений технической поваренной соли. Полученные результаты говорят о том, что, несмотря на нынешнее удовлетворительное состояние изучаемых сосновых насаждений, в результате изменения регламента использования противогололедных реагентов в почве придорожной зоны МКАД усиливается выраженность солончакового процесса, что в будущем может привести к негативной динамике изучаемых лесов в придорожной зоне. Для  уточнения характера и масштабов постоянно меняющегося влияния МКАД на придорожные лесные биогеоценозы необходимо продолжение и углубление мониторинговых  наблюдений.

 

Список использованных источников

1. Абатуров А.В. Влияние Московской кольцевой автодороги (МКАД) на состояние лесных насаждений в придорожной полосе / А.В. Абатуров // Мониторинг состояния Природно-культурных комплексов Подмосковья (Матер. науч.-практич. конфер., 8-9 сентября 1999 г.). М.: ВНИИЦЛесресурс, 2000. С. 132-136.

2. Королев В.А. Оценка эколого-геологических последствий применения противогололедных реагентов в г. Москве / В.А. Королев, В.Н. Соколов, Е.Н. Самарин // Инженерная геология. 2009. С. 34-43.

3. Лысиков А.Б. Динамика загрязнения почв сосновых насаждений в зоне Московской кольцевой автодороги / А.Б.Лысиков // Лесоведение. 2005. № 5. С.18-24.

4. Лысиков, А.Б. Изменение химических и фитотоксических свойств почвы сосновых лесов вдоль автодорог / А.Б.Лысиков // Лесоведение. 2000. №1. С.51-56.

5. Хомяков Д.М. Противогололедные реагенты в Москве / Д.М. Хомяков // Нерешенные экологические проблемы Москвы и Подмосковья. М.: Медиа-ПРЕСС, 2012. С. 150-158.

6. Состояние зеленых насаждений в Москве (по данным мониторинга 2003 г.). Под ред. Якубова Х.Г.  М.: Прима-М, 2004. 224 с.