Экология, 2020, № 4, стр. 265-274

Оценка состава дождевых выпадений в хвойных лесах на северном пределе распространения при аэротехногенном загрязнении

В. В. Ершов a*, Н. В. Лукина b, М. А. Данилова b, Л. Г. Исаева a, Т. А. Сухарева a, В. Э. Смирнов b

a Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН
184209 Апатиты, Академический городок, 14а, Россия

b Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН
117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14, Россия

* E-mail: Slavo91@gmail.com

Поступила в редакцию 28.06.2019
После доработки 06.11.2019
Принята к публикации 23.01.2020

Аннотация

Данная работа посвящена оценке межбиогеоценотического и внутрибиогеоценотического варьирования, а также многолетней динамики состава атмосферных выпадений в форме дождя в хвойных лесах, подверженных воздействию крупнейшего в Северной Европе источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу – медно-никелевого комбината “Североникель” (Мурманская область). Исследовали распространенные в бореальной зоне ельники кустарничково-зеленомошные и сосняки кустарничково-лишайниковые на разных стадиях техногенной дигрессии. Химический состав дождевых вод характеризуется значительным внутри- и межбиогеоценотическим варьированием. На основе многолетних данных подтверждается, что содержание элементов в подкроновых пространствах существенно выше, чем в межкроновых, при этом в ельниках по сравнению с сосняками концентрации и выпадения элементов значимо выше. Это объясняется разной сорбирующей способностью крон деревьев и выщелачиванием из них элементов. Выпадения основных поллютантов с дождевыми водами превышали критические уровни уже в фоновых условиях, и в значительно большей степени в дефолиирующих лесах и техногенных редколесьях. Показано, что превышение критических уровней в дождевых водах выражено значительно ярче, чем в снеговых. Учет внутрибиогеоценотических и межбиогеоценотических различий в составе атмосферных выпадений позволяет провести более раннюю и точную диагностику превышения критических нагрузок на всех стадиях дигрессии. Многолетняя динамика выпадений элементов в дождевых водах сосновых и еловых лесов отличается высокой вариабельностью как под кронами, так и между крон деревьев. В фоновых условиях выявлено повышение концентраций никеля в период 2013–2017 гг., что объясняется возрастанием содержания поллютантов в аэрозолях, распространяющихся на значительные расстояния.

Ключевые слова: атмосферные выпадения, дождь, атмосферное загрязнение, многолетняя динамика, внутри- и межбиогеоценотическое варьирование, критические уровни

DOI: 10.31857/S0367059720040058

Список литературы

  1. Никонов В.В., Лукина Н.В., Безель В.С. и др. Рассеянные элементы в бореальных лесах / Отв. ред. Исаев А.С. М.: Наука, 2004. 409 с.

  2. Шильцова Г.В. Роль сосновых биогеоценозов заповедника “Кивач” в формировании кислотности и состава природных вод // Труды Карельского научного центра РАН. Петрозаводск, 2006. Вып. 10. С. 173–179.

  3. Gandois L., Tipping E., Dumat C., Probst A. Canopy influence on trace metal atmospheric inputs on forest ecosystems: Speciation in throughfall // Atmospheric Environment. 2010. V. 44. Issue 6. P. 824–833.

  4. Мартынюк А.А., Дороничева Е.В., Рыкова Т.В. Изменение химического состава природных осадков под пологом сосновых насаждений в условиях техногенного загрязнения среды // Лiсовий журнал. 2011. № 1. С. 8–11.

  5. De Vries W., Dobbertin M.H., Solberg S. et al. Impacts of acid deposition, ozone exposure and weather conditions on forest ecosystems in Europe: an overview // Plant and Soil. 2014. (First Online).

  6. Herrmann M., Pust J., Pott R. The chemical composition of throughfall beneath oak, birch and pine canopies in Northwest Germany // Plant Ecology. 2006. V. 184. P. 273–285.

  7. Kowalska A., Astel A., Boczoń A., Polkowska Ż. Atmospheric deposition in coniferous and deciduous tree stands in Poland // Atmospheric Environment. 2016. V. 133. P. 145–155.

  8. Арчегова И.Б., Кузнецова Е.Г. Влияние древесных растений на химический состав атмосферных осадков в процессе восстановления среднетаежных лесов // Лесоведение. 2011. № 3. С. 34–43.

  9. Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северотаежных лесов. М.: Наука, 2008. 342 с.

  10. Fischer R., Mues V., Ulrich E. et al. Monitoring of atmospheric deposition in European forests and an overview on its implication on forest condition // Applied Geochemistry. 2007. V. 22. Issue 6. P. 1129–1139.

  11. Pascaud A., Sauvage S., Coddeville P. et al. Contrasted spatial and long-term trends in precipitation chemistry and deposition fluxes at rural stations in France // Atmospheric Environment. 2016. V. 146. P. 28–43.

  12. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В., Салтан Н.В., Семенова Е.Н. Влияние выбросов горно-металлургического комбината на химический состав атмосферных выпадений (Мончегорский полигон) // Геоэкология. Сер. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2009. № 3. С. 228–240.

  13. Kashulina G., Caritat P., Reimann C. Snow and rain chemistry around the “Severonikel” industrial complex, NW Russia: Current status and retrospective analysis // Atmospheric Environment. 2014. V. 89. P. 672– 682.

  14. Цветков В.Ф., Цветков И.В. Промышленное загрязнение окружающей среды и лес. Архангельск: ИПЦ САФУ, 2012. 312 с.

  15. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. Ч. 1. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1996. 216 с.

  16. Кислотные осадки и лесные почвы / Под ред. Никонова В.В. и Копцик Г.Н. Апатиты: Изд-во Кольского науч. центра РАН, 1999. 320 с.

  17. Lukina N.V., Nikonov V.V. Degradational succession of forest ecosystems in the surroundings of Cu-Ni smelter in the Kola Peninsula // Proceedings of 28th Annual Meeting. May, 2003. Sudbury, Ontario [CDROM].

  18. Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги. Апатиты: Изд-во Кольского науч. центра РАН, 1998. 316 с.

  19. Husson F., Le S., Pages J. Exploratory multivariate analysis by example using R. 2nd ed. Chapman & Hall/CRC, 2017. 248 p.

  20. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. 2017. URL: http://www.R-project.org.

  21. Helmisaari H.S., Mälkönen E. Acidity and nutrient content of throughfall and soil leachate in three Pinus sylvestris stands // Scandinavian Journal of Forest Research. 1989. V. 4. Issue 1–4. P. 13–28.

  22. Gundersen P., Sevel L., Christiansen J. R. et al. Do indicators of nitrogen retention and leaching differ between coniferous and broadleaved forests in Denmark? // Forest Ecology and Management. 2009. V. 258. P. 1137–1146

  23. Korhola A., Weckstrom J., Nyman M. Predicting the long-term acidification trends in small subarctic lakes using diatoms // J. of Applied Ecology. 1999. V. 36. P. 1021–1034.

  24. Reinds G.J., Groenenberg J.E., Vrieset W. Critical Loads of copper, nickel, zinc, arsenic, chromium and selenium for terrestrial ecosystems at a European scale. Wageningen, Alterra, 2006. 46 p.

  25. Ершов В.В., Лукина Н.В., Орлова М.А. и др. Оценка динамики состава почвенных вод северотаежных лесов при снижении аэротехногенного загрязнения выбросами медно-никелевого комбината // Сибирский экологич. журн. 2019. №1. С. 119–132.

  26. Ershov V.V., Lukina N.V., Orlova M.A., Zukert N.V. Dynamics of snowmelt water composition in conifer forests exposed to airborne industrial pollution // Rus. J. of Ecology. 2016. V. 47. № 1. P. 46–52.

Дополнительные материалы отсутствуют.