Экология/6. Экологический мониторинг

Профессор Мынбаева Б.Н., магистрант Макеева А.Ж.

Казахский национальный педагогический университет имени Абая, Республика Казахстан

ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА СТЕПЕЙ КАЗАХСТАНА, ВЫЯВЛЕННОЕ ПРИ ФИТОМОНИТОРИНГЕ МЕСТ ПАДЕНИЯ ОСТАТКОВ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ В РАЙОНЕ

КОСМОДРОМА БАЙКОНУР

 

Компоненты жидкого ракетного топлива, в частности, токсичный гептил или несимметричный диметилгидразин (НДМГ), загрязняют почвенную среду территорий, находящихся в непосредственной близости от космодрома «Байконыр» (Республика Казахстан). Описаны растительные ассоциации, относящиеся к типичным зональным растениям и растущие на незагрязненных НДМГ почвах выбранных участков. На загрязненных НДМГ произошло изменение состава фитоценоза: в зоне устойчивости из 13 аборигенных видов остались, в основном, полынь, бескильница и верблюжья колючка. Таким образом, проведенный фитомониторинг нарушения растительного покрова позволил выявить устойчивые или толерантные к негативному воздействию виды степной растительности Казахстана и чувствительные виды.

 

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивная ракетно-космическая деятельность на территории Республики Казахстан, связанная с космодромом Байконур, в последние годы стала привлекать внимание не только специалистов, но и широких слоев населения. Запуски ракет-носителей и аварийные ситуации, случающиеся при этом, загрязняют районы падения отделяющимися частями ракет-носителей (ОЧРН) и обломками ракетной техники при их взлете на орбиту Земли, продуктами сгорания и распада неотработанных ресурсов ракетного топлива. При этом происходят нарушение естественно сложившегося природно-экологического равновесия, что отрицательно влияет на человека и окружающую его природно-хозяйственную среду. Основную угрозу для окружающей среды (ОС) в районах падения остатков космических ракет представляет проливающееся жидкое ракетное горючее – гептил или несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и его производные. Отличительными чертами гептила являются высокая токсичность и химическая стойкость, поэтому НДМГ относится к первому классу опасности по воздействию на человека, является сильным канцерогенном и мутагеном [1, 2].

Оценить опасность загрязнения ОС или ее компонентов при падении ОЧРН обычно проводят с помощью экологических нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) поллютантов, отражающих содержание загрязняющего вещества (ЗВ) в среде обитания. Но значения ПДК приняты для целых регионов страны без учета экологических, географических, климатических, миграционных и других факторов локального значения. Поэтому, решаемая в статье проблема оценки степени опасности загрязнения НДМГ для ОС, в том числе и почв, с помощью растений, чувствительных к его действию, является весьма актуальной.

Цель работы: описать типологическое разнообразие растительности в местах падения отделяющихся частей ракет-носителей «РП 15, 25» и связать его со степенью загрязнения почв НДМГ.

 

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Для фитоценотического изучения растительности  ключевых участков были использованы традиционные методы геоботанических исследований. Фитоценотический мониторинг техногенных аномалий несимметричного диметилгидразина в почвах ключевых участков проводили в 3 этапа: подготовительный, полевой и камеральный. Сбор образцов растений на трех местах падения на каждом участке по 8 румбам. Продолжительность маршрута составляла от 3-5 до 1000-2000 м. Для контроля образцы отбирались на стандартных точках прилегающих территорий. Всего отобрано 543 пробы растений.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе полевых исследований собран массив из 222 геопривязанных описаний растительных сообществ.

Степная зона «РП 15, 25» была разделена на 2 небольшие по площади подзоны: разнотравно-злаковые черноземные степи и злаковые степи на темно-каштановых почвах. Подзона разнотравно-злаковых черноземных степей занимала самую северную часть Казахского мелкосопочника и Тургайского плато. Высокие летние температуры вызывали большую потерю влаги на испарение, что обусловливало значительную сухость почв. Почвообразующие породы представлены преимущественно элювием и делювием твердых коренных пород. На продуктах выветривания гранитов и песчаников обычно развиваются легкие хрящеватые и незасоленные разновидности почв, на порфиритах – суглинистые щебневатые, на мергелях и известняках – лёссовидные, пылеватые и сильнокарбонатные, на глинистых сланцах – тяжелосуглинистые. Почвы территории обычно имели укороченный и неполный профиль, часто были щебнисты и маломощны. Почвенный покров прерывался выходами коренных пород. Лучшие почвы были приурочены к пологим шлейфам и межсопочным понижениям.

Только на севере, в Кокшетауской провинции Центрального Казахстана, распространены черноземы обыкновенные, основной же фон почвенного покрова подзоны образовали преимущественно карбонатные южные черноземы, формирующиеся под разнотравно-типчаково-ковыльными сообществами. Они содержали от 4 до 7% гумуса и характеризовались отсутствием засоленности и солонцеватости, что сделало их вполне пригодными для земледельческого освоения.

На вышеописанных почвах развиты типчаково-ковыльные степи с преобладанием ковыля Лессинга (Stipa lessingiana), ковыля Коржинского (S. korshinskyi), ковыля волосатика или тырсы (S. capillata), овсяницы бороздчатой или типчака (Festuca sulcata) и ксерофитного разнотравья: полыни австрийской (Artemisia austriaca), полыни эстрагона (A. dracunculus), зопника клубненосного (Phlomis tuberosa), шалфея степного (Salvia stepposa). Среди южных карбонатных черноземов пятнами встречаются южные черноземы некарбонатные под разнотравно-ковыльно-типчаковой степью, где доминировали ковыль красный (Stipa rubens) и ковыль волосатик или тырса (Stipa capillata), более богатое разнотравье. На речных террасах и в межсопочных понижениях на засоленных карбонатных глинах были развиты солонцеватые южные черноземы в комплексе с солонцами. В растительном покрове господствовали разреженные и обедненные по видовому составу полынно-типчаково-ковыльные сообщества. В западинах и «блюдцах» развиты лугово-черноземные почвы с повышенным содержанием гумуса (8-10%) и глубокой солонцеватостью, со следами осолонения. Обычно здесь распространены луговые или остепненно-луговые сообщества с господством вейника наземного (Calamagrostis epigeios), пырея ползучего (Agropyron repens) и др. На щебнистых и супесчаных почвах встречаются участки кустарниковой степи со спиреей зверобоелистной (Spiraea hypericifolia) и караганой кустарниковой или чилигой (Caragana frutex) (табл. 1).

Таблица 1 – Аборигенные ассоциации растений, произрастающие на почвах, незагрязненных НДМГ

Тип почв

Вид сообщества

Доминантные растения

карбонатные южные черноземы

типчаково-ковыльные сообщества

ковыль Лессинга, ковыль Коржинского, ковыль волосатик, овсяница бороздчатая, полынь австрийская, полынь эстрагон, зопник клубненосный, шалфей степной

южные черноземы некарбонатные

разнотравно-ковыльно-типчаковые сообщества

ковыль красный, ковыль волосатик

лугово-черноземные почвы со следами осолонения

луговые или остепненно-луговые сообщества

вейник наземный, пырей ползучий

щебнистые и супесчаные почвы

кустарниковые сообщества

спирея зверобоелистная, карагана кустарниковая

       

        Таким образом, вышеописанные ассоциации относились к типичным зональным растениям, растущим на незагрязненных НДМГ территориях.

К изучаемой степной зоне («РП 15, 25») относится также северная, слаборасчлененная часть Тургайского плато с  резко континентальным и крайне засушливым климатом: очень жаркое и сухое лето (средние температуры июля 20,10 С на севере и 25,10 С на юге) с пылевыми бурями и резкими колебаниями температуры в течение суток; зима холодная, длинная, малоснежная, с сильными ветрами и буранами (средние температуры января -16,70 С на севере, -130 С на юге). Осадков выпадает на севере 260-280 мм в год (в горных местностях свыше 300 мм), а на юге лишь 100-125 мм.

На слабоволнистой равнине зональная пустынная растительность характеризуется господством полусухополынных, боялычево-полусухополынных и белоземельнополынных ассоциаций, местами с таволгой зверобоелистной и терескеном роговидным, а на сбитых участках с ужовником безлистным (итсигеком). На вершинах сопок и склонам южных экспозиций тот же травостой, но более изреженный и угнетенный. На зональных солонцеватых и засоленных разновидностях почв среди полыней и боялыча появляются ежовник солончаковый (биюргун) и однолетние солянки, главным образом, климакоптера супротивнолистая (торгайот). В микрорельефных понижениях волнистых равнин и по долинам рек на солонцах господствуют, главным образом, чернополынные, чернополынно-кокпековые, биюргуново-кокпековые ассоциации с участием солянки деревобразной (боялыча). На наиболее низких участках с солончаками развивается изреженная растительность, состоящая из многолетних солянок (сарсазана шишковатого и свед) с участием кермека Гмелина. В межсопочных долинах, по лощинам и вдоль русел рек на полугидроморфных почвах формируются закустарные злаково-полынные сообщества из таволги зверобоелистной и караганы балхашской, с участием ковылей: волосатика (тырсы), сарептского (тырсика) и Лессинга (ковылка), овсяницы бороздчатой (типчака), полыни белоземельной, селитряной и, местами, австрийской. Вдоль русел пересыхающих речек и ручьев вместе с ковылями и типчаком в сложении сообществ участвует пырей пустынный (житняк). На засоленных полугидроморфных почвах небольшими участками  встречаются галофитные варианты лугов – чиевые (чий блестящий) и волоснецовые (волоснец узкий). Среди волоснеца и чия в небольшом количестве произрастают солелюбивые полыни (Шренковская и селитряная). Луговые травостои встречаются очень редко и формируются, главным образом, при участии грубостебельных злаков: тростника австралийского, волоснеца узкого с небольшой примесью других злаков. При высоком залегании грунтовых вод на лугово-болотных засоленных почвах распространены осоково-тростниковые сообщества.

Таким образом, естественная растительность на территории «РП 15, 25» сформировалась под воздействием резко континентального климата, в условиях недостаточного неустойчивого увлажнения и поэтому представлена, в основном, пустынными видами. Широкое распространение здесь получили полыни, полукустарниковые и кустарниковые солянки, менее распространены некоторые дерновинные злаки и эфемеры.

В табл. 2 представлены полученные нами данные по диким (или аборигенным) видам степной растительности, типичной для исследуемого участка района падения ОЧРН «РН 15, 25».

Таблица 2 – Характерные виды  растений, произрастающие на почвах «РП 15, 25»

№

Видовое название

Номер участка

1

Artemisia sublessingian  (полынь узколистая)

15, 25

2

Stipa kirghisorum  (ковыль киргизский)

25, 15

3

Ephedra distachya (хвойник двухколосковый)

15

4

Spiraea hupericifolia (таволга зверобоелистная)

15

5

Аrtemisia juncea (полынь ситниковая)

25

6

Krascheninnikovia ceratoides (терескен Крашенинникова)

25

7

Ephedra distachya (хвойник двухколосковый)

25

8

Puccinellia dolicholepis (бескильница длинночешуйная)

25

9

Puccinellia tenuissima (бескильница тончайшая)

15, 25

10

Leymus angustus (колосняк или кияк  узкоколосый)

25

11

Achnatherum splendens (чий или ковыль блестящий)

15, 25

12

Vexibia alopecuroides (ложнософора лисохвостная)

25

13

Alhagi kirghisorum (верблюжья колючка или жантак)

25, 15

 

Следует отметить, что в процессе полевых изысканий были отмечены нарушения растительного покрова в виде пожарищ от падения ОЧРН и пролива токсичного ракетного топлива НДМГ. При этом аборигенная растительность полностью или частично уничтожалась.

Таким образом, фитомониторинг повреждения или нарушения растительного покрова (выявление раннесукцессионных, средне- и позднесукцессионных видов растений) позволил выявить как устойчивые или толерантные к негативному воздействию виды растений, так и чувствительные.

Литература:

1.       Каримов М.Ш., Дуйсенбеков С.Л., Мирзадинов Р.А. Загрязнение и нарушения почвенно-растительного покрова районов падения отделяющихся частей ракет // Тезисы докл. конф. «Итоги выполнения программ по оценке влияния запусков ракет-носителей с космодрома «Байконур» на окружающую среду и здоровье населения». – Алматы-Караганда, 2006. – С. 48-55.

2.       Жубатов Ж.К., Перменев Ю.Г., Алексеева Д.С. Итоги выполнения работ по Программе «Оценка влияния запусков ракет-носителей с космодрома «Байконур» на окружающую среду» (на период 2000-2004 годы) //Тезисы докл.  научно-практ. конф. «Итоги выполнения программ по оценке влияния запусков ракет-носителей с космодрома «Байконур» на окружающую среду и здоровье населения». – Алматы-Караганда, 2006. – С. 41-47.

3.       Бойцова Л.В. Миграция несимметричного диметилгидразина в почвогрунтах: автореф. ... канд. биол. наук.: 03.00.16. – СПб.: СПбПУ, 1998. – 32 с.

4.       Батырбекова С.Е. Решение экологических проблем ракетно-космической деятельности комплекса «Байконур» // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2003, № 3 (31) – С. 12-18.

5.       Кручинин М.А. Ботанический метод очистки воды и грунта от токсичных ракетных топлив // Двойные технологии. – 2001, № 3. – С. 43-45.

6.       МУК  4.1.035-01. Методические указания контроля «Методы контроля. Химические факторы. 1,1-диметилгидразин. Фотоколориметрическое определение массовой доли в пробах почвы. Методика выполнения измерений. № KZ. 07.00.00141-2002.