ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ (КРАТКО)

Для ММК и города в целом роза ветров показана на рисунке 1.7. Повторяемость направлений ветра показана в таблице 1.2.

Рисунок 1.7 – Роза ветров

Таблица 1.2 - Повторяемость направления ветра

Период	Направление, %
	северное	северо-восточное	восточное	юго-восточное	южное	юго-западное	западное	северо-западное
Январь	10	3	4	3	26	30	14	5
Июль	8	7	6	5	20	26	18	15
Среднегодовая	9	5	5	4	23	28	16	10

Для Магнитогорска характерны южные, юго-западные и западные ветры, которые направлены на цех со стороны правобережной части города.

Промышленное предприятие является источником вредных выбросов, поэтому между ним и жилыми массивами располагается санитарно-защитная зона (1000 м), которая устанавливается с учётом класса опасности предприятия. ККЦ расположен в промышленной зоне, и его санитарно-защитная зона является составной частью общей санитарно–защитной зоны ОАО «ММК», размер которой принят 3,5 км.

О лесопосадках и их роли в городах с предприятиями чм и производством стройматериалов

Под кронами деревьев формируется благоприятный микроклимат. В период жаркой погоды температура воздуха среди зелёных насаждений значительно ниже температуры воздуха на открытых местах.

Растения поглощают различные агрессивные газы (СО₂, SO₂, NO₂, H₂S и т.д.) и тем самым снижают их концентрацию. Листья и другие ассимилирующие органы растений способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсичные газы, накапливая вредные вещества в покровных и внутренних тканях. Часть токсичных веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, стеблях, корнях, клубнях, корневищах, луковицах.

Растения также выделяют фитонциды – летучие, растворимые в воде вещества небелковой природы, обладающие бактерицидным эффектом, содержатся в эфирных маслах, терпенах, алкалоидах и т.д. Благодаря присутствию фитонцидов некоторые леса являются по сути безмикробной зоной. Например, 1 м³ воздуха соснового леса содержит 200÷300 бактерий. В жилых районах, расположенных в сосновом бору, число бактерий меньше в 3,5 раза (1490 в 1 м³ воздуха), а в пригородных лесопарках – в 20 раз (в среднем 260 бактерий в 1 м³) [8].

Много фитонцидов выделяют также тополь, дуб, берёза, лиственница, кедр, сосна, ель, пихта, липа. Степень фитонцидности зависит от сезона года и наиболее активно проявляется в период роста зеленой биомассы. Листопадные растения проявляют антибактериальную активность летом.

С выделением фитонцидов связывают изменение ионного режима атмосферного воздуха лесов, что оказывает весьма благотворное действие на здоровье человека. Количество лёгких ионов увеличивают дуб, лиственница, сосна, пихта, берёза, рябина и другие породы деревьев.

Зелёные растения способствуют снижению запылённости воздуха, что происходит благодаря уменьшению скорости ветра, фильтрации пыли кронами деревьев, наличию травянистого покрова, снижающего интенсивность поднятия пыли с поверхности грунтов. По данным Лаптева А.А. с соавт. (1984) запылённость воздуха под кронами деревьев снижается до 40% от исходной величины.

Лиственные породы с шероховатой поверхностью листьев задерживают больше пыли, чем породы, имеющие гладкую поверхность листьев (например, тополя). Хвойные деревья задерживают пыль равномерно в течение года, листопадные породы деревьев в зимний период характеризуются меньшей пылезадерживающей способностью по сравнению с летним периодом. Фильтрующую поверхность образуют листва, хвоя, ветки и стволы. На листве может оседать до 72% пыли. Способность накапливать пыль зависит от опушённости листьев.

Известно, что определённые виды высших сосудистых растений реагируют на газообразные и твёрдые вещества, загрязняющие атмосферный воздух. Концентрация загрязняющих веществ, вызывающая отрицательные реакции у некоторых видов растений, может не превышать установленные на данный момент времени значения ПДК, следовательно, не вызывать видимого ухудшения самочувствия людей, но вызывать деградацию зелёных растений, являющихся элементом оздоровления промышленных городов. В этом случае лесопосадки не будут выполнять экологические функции должным образом и соответствовать архитектурно-планировочным требованиям.

Повышенная запылённость воздуха крайне негативно действует на все зелёные растения. Пыль оседает на листьях, хвое, коре растений. С увеличением слоя пыли на листьях происходит уменьшение светопоглощения, что, в свою очередь, ведёт к снижению интенсивности фотосинтеза. При повышении запылённости воздуха засоряются устьица – орган газообмена растений, что приводит к снижению интенсивности поглощения СО₂ и выделения О₂. Вследствие снижения интенсивности процессов фотосинтеза и газообмена у растений наблюдается снижение и полное прекращение их роста, а также различные формы деградации [9].

Устойчивыми к действию пыли оказываются быстрорастущие листопадные породы деревьев и кустарников (тополь, берёза, лиственница и др.). Пыль ими не накапливается, а сбрасывается каждую осень с листьями.

Наиболее неблагоприятное действие на зеленые растения оказывает известковая пыль, поступающая в атмосферный воздух от карьеров, цементных заводов и плавильных комбинатов. Подобная пыль представлена минералами: кальцитом СаСО₃, магнезитом МgСО₃, доломитом СаМg(СО₃)₂. Особенно чувствительны к действию известковой пыли хвойные породы деревьев [Семикобыла О.Б., Мэннинг У., Маргус М.М., Коробова Н.Л.].

Преимуществами биомониторинга загрязнения атмосферного воздуха с помощью высших растений визуальными методами заключается в экспрессности и крайне низкой себестоимости. Для проведения такого мониторинга не требуется дорогостоящего оборудования и большого количества времени. Все наблюдения ведутся визуально и могут служить хорошим контролем экологической ситуации в городе. Особенностью такого мониторинга является полуколичественная оценка загрязнения атмосферного воздуха в довольно широких диапазонах значений концентраций.

Известно, что растения реагируют на действие экологических факторов изменением физиологических процессов. О скорости роста можно судить по длине и массе прироста веток, а об интенсивности фотосинтеза по количеству, длине и массе листьев.

Недостатком использования выше указанных показателей в целях биомониторинга загрязнения атмосферы служит их низкая селективность к отдельным формам аэротехногенного загрязнения, т.е. возможность исключительно интегральной оценки общей экологической напряжённости территорий, а также трудоёмкость и обязательное наличие фоновых исследований.

Неоспоримым достоинством использования таких параметров, как длина и масса прироста веток, длина и масса десяти хвоинок, количество хвоинок и т.д. является возможность количественной оценки степени деградации лесопосадок и возможность наиболее бережного обращения с деревьями в момент пробоотбора материала, что весьма важно для сохранения лесного массива в условиях активного техногенного воздействия.

Таким образом, биомониторы могут служить чутким инструментом в исследовательской работе экологов, т.к. позволяют оценивать общий уровень атмосферного загрязнения независимо от использования в качестве эталона сравнения тех или иных нормативов.

В ряде случаев использование биомониторов позволяет пересмотреть принципы экологического нормирования показателей качества среды обитания, в подавляющем большинстве не учитывающие длительное воздействие загрязнения атмосферного воздуха на природные компоненты экосистем и рассчитанных только на предупреждение негативных реакций у людей в результате присутствия в воздухе вредных примесей.

В основе нового подхода экологического нормирования лежит принцип выявления "экологических мишеней" – организмов, наиболее чувствительных к действию техногенных нагрузок и оценка величин предельно допустимых экологических нагрузок (ПДЭН) на экосистемы с учетом реакции экологических мишеней.

Таблица 2.2. Межгодовая динамика значений pH снега г. Магнитогорска

(по [14])

Год	Площадки	± m	δ	V, %	n
2000	МГТУ им. Носова	8,00 ± 0,10	0,20	2,20	10
	Химчистка	8,70 ± 0,10	0,20	2,30	10
2005	МГТУ им. Носова	6,80 ± 0,05	0,13	2,00	6
	Химчистка	7,40 ± 0,20	0,30	3,90	3
2008	МГТУ им. Носова	7,20 ± 0,06	0,10	1,30	3
2012	МГТУ им. Носова	7,30 ± 0,03	0,05	0,70	3
	Химчистка	7,80 ± 0,20	0,30	4,20	3

Наибольшие значения pH снега характерны для площадки "ост. Химчистка. Северный переход", т.к. площадка находится в наибольшей близости к одному из основных источников щелочного аэрозоля, цемзаводу г. Магнитогорска. В 2000 г. pH снега на этой площадке составил pH= 8,7.

На этой же площадке в 2002 г. наблюдаются наиболее низкие значения биопоказателя – годичного прироста веток сосны обыкновенной – 2,5 см по сравнению с данными 2005-2012 гг. – 3,6 см и 7,3 см соответственно. Значения pH снега в 2005-2012 гг. на ост. Химчистка снижаются до 7,4÷7,8, что указывает на уменьшение количества щелочных компонентов в атмосферном воздухе, что ведёт к улучшению роста растений.

Из таблицы 2.3 видно, что в 2002-2005 гг. наблюдались значительные снижения величины годичного прироста веток сосны обыкновенной (3,6÷4,2 см – "ост. Химчистка. Северный переход") по сравнению с величинами исследуемого показателя фоновой территории дома отдыха «Кусимово» (9,5 см), что объясняется негативным действием щелочного аэрозоля, поступающего в атмосферу с технологическими и неорганизованными выбросами ряда металлургических производств и производства флюса. Присутствие щелочного аэрозоля подтверждается щелочной реакцией снега Магнитогорска (см. таблицу 2.2).

Таблица 2.3 - Годичный прирост веток сосны обыкновенной г. Магнитогорска

Год	Площадки	± m	δ	V, %	n
2002	Химчистка	2,50 ± 0,34	1,50	60,00	20
	МГТУ им. Носова	4,20 ± 0,30	1,80	42,90	30
	д/о «Кусимово» (фоновая)	9,50 ± 0,80	3,70	39,10	22
2005	Химчистка	3,60 ± 0,23	1,50	41,10	40
	МаГУ	4,10 ± 0,30	1,60	39,50	38
2012	Химчистка	7,30 ± 0,60	2,20	30,00	12
	МГТУ им. Носова	9,40 ± 0,80	2,70	28,70	12

Наименьшие значения биопоказателя на площадке "ост. Химчистка. Северный переход" 2002 года объясняются тем, что эта площадка находится в наибольшей близости к источнику щелочного аэрозоля – цемзаводу г. Магнитогорска.

В 2005-2006 гг. на цементном заводе г. Магнитогорска последовательно были введены в эксплуатацию современные электрофильтры, мощность которых на момент ввода в эксплуатацию составила более 98%. Ввод в эксплуатацию современных высокоэффективных пылеулавливающих аппаратов привёл к значительному снижению пылевых выбросов ОАО «ММК», в т.ч. представленных щелочными компонентами (CaO, MgO). По данным специалистов сокращение составило 1,5÷2 раза.

Уменьшение выбросов щелочного аэрозоля привело к снижению показателей кислотно-основного состояния снега г. Магнитогорска [14]: pH, титруемой щёлочности, общей жёсткости. Значения pH снега в районе МГТУ им. Г.И. Носова составили pH= 6,8 по сравнению со значениями 2002 г. pH= 8÷8,5 между деревьями, pH= 9÷9,3 – с хвои деревьев (1998, 2000, 2002 гг.) согласно [14; 15].

С 2005 г. отмечается также постепенное увеличение значений показателей габитуса ели канадской [Осипов А.А., Коробова Н.Л.] и сосны обыкновенной [Ворсин В.С., Коробова Н.Л.].

Величина годичного прироста веток сосны обыкновенной составила 3,6 см (2005 г.), 7,3 см (2012 г.) по сравнению с величиной 2002 г. – 2,5 см (площадка "ост. Химчистка. Северный переход"). Однозначно наблюдается уверенная положительная динамика значений биопоказателя за период 2000-2012 гг., что говорит об улучшении экологической ситуации в г. Магнитогорске.

По визуальным оценкам все наблюдаемые сосны характеризуются ярко выраженным апикальным охвоением в совокупности со щелочной реакцией хвойного опада [13] при плохо развитых стволах и кронах деревьев.

Щелочной аэрозоль, оседая на хвое, снижает светопоглощение, засоряет устьица, ухудшает газообмен, в результате чего снижается интенсивность фотосинтеза и ухудшается рост. После намокания и высыхания известь образует твёрдую корку, которая механически сдерживает рост растений. Подобное механическое сдерживание роста растений, а также снижение интенсивности фотосинтеза ведёт к уменьшению значений показателей габитуса исследуемой породы деревьев.

Щелочные растворы, образующиеся при взаимодействии атмосферной влаги с такой коркой, вызывают ожоги покровных тканей растений и открывают путь грибковым инфекциям, в т.ч. шютте.

Подавляющее большинство вечнозелёных хвойных пород деревьев г. Магнитогорска поражено заболеванием типа шютте, вызываемым грибом-паразитом класса оомицетов.

Согласно литературным данным [16-19] сосна обыкновенная указывается как экологическая мишень по отношению к действию известково-доломитового аэрозоля, реакцию которой рекомендуется использовать для совершенствования принципов современного экологического нормирования и разработки программ комплексного мониторинга урбосистем с чёрной металлургией и производством стройматериалов, а также при оптимизации методов реабилитации промышленных урбосистем с учётом основ рационального природопользования.

В пределах зоны распространения щелочного аэрозоля не рекомендуется сажать сосну обыкновенную.