Критические нагрузки кислотообразующих выпадений

Критические нагрузки — экологические показатели, характеризующие устойчивость экосистем к техногенному поступлению химических соединений разной направленности действия (подкисляющего, эвтрофирующего, экотоксикологического и др.). Величина критических нагрузок определяет порог максимально допустимого воздействия поллютантов на единицу площади ландшафта, ниже которого не происходит существенных нарушений в структуре и функционировании экосистем в целом или их чувствительных элементов (реципиентов) в течение длительного времени. Для одних и тех же загрязняющих веществ возможно определить несколько величин критических нагрузок по отношению к разным реципиентам (растительность, почвы, фауна и т.д.), а также в зависимости от экологических целей и реальности их достижения.

Начиная с 80-х годов ХХ века, концепция критических нагрузок активно развивается в рамках исследований, выполняемых европейскими странами в связи с их договоренностями по Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution), которая была ратифицирована большинством стран Европы. Неблагоприятное воздействие кислых осадков проявляется в ухудшении состояния древесных пород, сокращении видового разнообразия наземных биогеоценозов и пресноводных экосистем, снижении плодородия почв. Степень выраженности антропогенных нарушений зависит от устойчивости природных комплексов к данному виду воздействий. Наибольшую опасность кислотные выпадения представляют для северо-таежных экосистем, тогда как степные ландшафты обладают повышенной устойчивостью к кислотным осадкам.

В силу особенностей циркуляции воздушных масс на Европейском континенте, газообразные выбросы загрязняющих веществ включаются в трансграничную миграцию, в результате которой происходит негативное воздействие поллютантов на экосистемы соседних, а часто и значительно удаленных государств. Для Европейской части России отмечается преобладание трансграничного привноса поллютантов над выносом. Так, суммарное поступление азота на Европейской части России является результатом эмиссии его окислов в самых разных странах Европы, а максимальный вклад дают промышленность Польши и Украины. Они же являются основными зарубежными источниками выбросов оксидов серы, поступающих в результате трансграничного переноса воздушных масс на территорию России. Аналогично, риск кислотных дождей в Скандинавии определяется в значительной степени эмиссионными выбросами от предприятий в Германии и Польше.

Для пространственной привязки результатов расчетов используется картографическая модель ЕМЕР. Для каждой клетки ЕМЕР рассчитывается одно значение критической нагрузки, которое отвечает условиям 95% защищенности экосистем.

Нагрузки по кислотности являются результатом совокупного влияния выпадений соединений серы и азота. Однако, часть азота, поступающего в экосистемы с осадками или в результате осаждения, расходуется биотой на создание биомассы, поскольку азотные соединения являются важным элементом питания растений. Расчет величин критических нагрузок по кислотности выполняется на основе равновесной геохимической модели, описывающей масс-баланс основных катионов и анионов в почве, при котором концентрация ионов водорода и аллюминия в почвенном растворе, определяющая его кислотность, не превышает критических значений, неблагоприятных для растительности и почвенной биоты. Традиционно величины критических нагрузок по кислотности (а также критические нагрузки по сере и по азоту) выражают в экв./га/год (где «экв.» — эквивалент действующего вещества), реже в кг/га/год.

Расчеты величин критических нагрузок по кислотности для территории Российской Федерации выполнялись в 1991–1993 и 2005 гг.на Европейскую часть и в 1998–2002 гг. на Азиатскую часть страны. Представленная карта критических нагрузок является синтетической и объединяет имеющиеся результаты расчетов критических нагрузок кислотности на наземные экосистемы. Пространственное распределение величин критических нагрузок, увеличиваясь в направлениях с севера на юг, в общих чертах следует за зональным и фациальным распределением почв и растительности.

Превышение критических нагрузок по кислотности для экосистем Европейской части России. В реальной жизни интенсивность воздействия атмосферных поллютантов часто превосходит величины критических нагрузок для соответствующих экосистем, что требует снижения объемов эмиссии загрязняющих веществ как в нашей стране, так и у наших ближайших соседей. Анализ результатов показывает, что для снижения риска техногенного воздействия на экосистемы центральной части Европейской части России и особенно на юге, необходимо сокращение уровней выпадения серы и азота, а соответственно, и выбросов этих поллютантов.

Поскольку критическая нагрузка по кислотности складывается из совокупного влияния выпадений серы и азота, то для снижения кислотной нагрузки возможно сокращение поступления или соединений серы, или соединений азота, или обоих элементов в разных соотношениях.

Необходимо отметить, что в ситуации с превышениями критических нагрузок кислотообразующих выпадений для Европы в целом и для России в частности наметилась явная тенденция к улучшению, что связано с плановым снижением объемов эмиссии окислов серы в Европе в конце 80-х и спадом производства в России в 90-х годах прошлого века. Как свидетельствуют имеющиеся оценки, благодаря скоординированным действиям стран — участниц Конвенции — величины кислотных нагрузок неуклонно снижались.