ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ БОЛОТ
ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Для того, чтобы оценить экологическое состояние различных участков болота и сравнить их с эталоном (естественным участком болота), были выбраны следующие показатели экологического состояния (13 шт.):
1. Глубина грунтовых вод
2. Влажность торфа
3. Мощность торфа
4. Степень разложения торфа
5. Зольность торфа
6. рН торфа
7. Минерализация торфа
8. рН грунтовых вод
9. Минерализация грунтовых вод
10. Продуктивность растительных сообществ
11. Площадь проективного покрытия
12. Доля площади участка, на котором идут восстановительные процессы
13. Доля площади участка, не подверженная пожарам
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
1) Глубина грунтовых вод (взятая в день полевых исследований). Освоение болота начинается с его осушения. Это необходимо для обеспечения повышения несущей способности залежи, обеспечения условий для сушки торфа, создания условий для быстрого отвода поверхностных вод после выпадения ливневых осадков и снеготаяния. При фрезерном способе добычи оптимальные условия сушки торфяной крошки создаются при глубине грунтовых вод не менее 0,5 м (при этом не происходит капиллярного подъема воды). Такой уровень обеспечивается картовыми каналами, глубиной 1,6-1,8 м, прорытыми на расстоянии 20 м на верховой залежи и 40 м – на низинной. После выработки залежи глубина каналов становится меньше, постепенно они заплывают, и условия отвода избытка воды ухудшаются. Постепенно уровень грунтовых вод повышается, и создаются условия для повторного заболачивания. На осушенных участках в засушливые периоды верхний слой торфяной залежи иссушается, и появляются условия для возникновения пожаров. Глубина грунтовых вод является значимым показателем, отражающим условия протекания восстановительных процессов и пожаров.
2) Влажность торфа. В естественной торфяной залежи составляет 92-95%. При осушении изменения происходят в верхнем слое (0,3-0,5 м) и могут достигать 75-70%. Глубже влажность остается постоянной. Но с течением времени при длительном осушении уменьшается на 3-5% за счет изменения водно-физических свойств торфа (уплотнения). В верхнем слое зависит от метеорологических условий. Влажность, взятая в разных точках в один момент времени, является производным показателем от глубины грунтовых вод, отражает условия осушения.
3) Мощность оставшейся торфяной залежи. При добыче фрезерным способом залежь вырабатывается на разную глубину, местами до минерального грунта. При торфяных пожарах залежь небольшой мощности (20-40 см) также может выгорать до минерального грунта. Мощность оставшегося слоя торфа определяет характер восстановительных процессов. При значительной мощности торфа (около 1 м) болото быстрее переходит к состоянию, приближающемуся к естественному. При незначительной мощности торфа требуется длительное время для повторного накопления торфяного слоя. Но в том и другом случае происходит восстановление болотообразовательного процесса: появляется болотная растительность (осоки, сфагнум, белокрыльник, сабельник, пушица и др.) идет накопление неразложившихся растительных остатков. Главной причиной этого является разрушение дренажной сети. Поэтому мощность торфа имеет значение, но не определяющее.
4) Степень разложения торфа. При осушении верхний слой оставшейся залежи в условиях аэрации подвергается биохимическому разложению, степень разложения увеличивается. Однако в естественных условиях она может значительно колебаться, поэтому установить изменение степени разложения довольно сложно. Вес этого показателя небольшой.
5) Зольность торфа
6) Минерализация водной вытяжки из торфа
7) рН водной вытяжки из торфа
8) Минерализация грунтовых вод
9) рН грунтовых вод
Эти показатели также изменяются в процессе преобразования залежи после осушения. В результате высвобождения отдельных элементов в процессе минерализации торфа и последующего вымывания водорастворимых соединений уменьшается зольность торфа, увеличивается минерализация болотных вод, уменьшается их кислотность. После пожаров зольность торфа и минерализация грунтовых вод возрастают. Однако эти показатели изменяются в пределах естественной изменчивости свойств торфяной залежи. Поэтому вес этих показателей также невелик.
10) Продуктивность растительности
11) Проективное покрытие
При осушении и подготовке участка к торфодобыче снимается растительной слой. После выработки торфяной залежи поверхность лишена растительности. Постепенно идет зарастание, прерываемое пожарами. В первые годы в условиях хорошего дренажа территория зарастает сорными видами, кустарником, березняком; при повышении увлажнения идет зарастание болотными видами. Проективное покрытие и продуктивность – показатели, отражающие восстановительные процессы. На дренированных участках они могут достигать более высоких значений, чем на естественном болоте, но они существенно снижаются при пожарах.
12) Доля площади участка, на котором идут восстановительные процессы
13) Доля площади участка, не подверженная пожарам
Эти показатели важны для восстановления естественного экологического состояния. Доля площади участка, на котором идут восстановительные процессы, показывает степень и интенсивность восстановления естественного состояния (проективного покрытия, продуктивности растительных сообществ). Этот показатель имеет большой весовой коэффициент. При пожарах интенсивность восстановления растительности и проективного покрытия снижается. Поэтому доля площади участка, не подверженного пожарам, имеет существенное значение. Степень значимости этого показателя существенна.
ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
В процессе камеральной обработки материалов были получены следующие значения показателей.
Значения показателей на каждой точке
(1) (2) (3) (4) (5)
рН воды
(4,3) (4,2) (4,4) (4,9) (4,3)
Минерализация воды, мг/л
(21) (32) (31) (36) (44)
рН торфа
(7) (6,6) (6,6) (6,7) (6,4)
Минерализация торфа, мг/л
(43) (21,5) (23) (41,7) (25,5)
Глубина грунтовых вод, см
(27) (60) (65) (90) (10)
Мощность торфа, м
(2,5) (2,5) (0,65) (1) (1,1)
Продуктивность растительных сообществ г/кв. м
(422,9) (250,5) (0) (112,5) (729,3)
Степень разложения торфа, %
(25) (30) (45) (30) (35)
Зольность торфа, %
(16,6) (8,3) (8,4) (18,5) (7,6)
Влажность торфа, %
(94) (83) (70) (73) (87)
Проективное покрытие, %
(100) (70) (3) (90) (70)
Площадь, не подверженная пожарам
(10) (90) (90) (60) (90)
Площадь восстановительных процессов, %
(100) (1) (2) (60) (1)
ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ВАЖНЕЙШИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Глубина грунтовых вод, см
Глубина грунтовых вод была измерена в день исследования. На графике видно (см. Презентацию), что наибольшая глубина грунтовых вод на выработанном дренированном участке, а наименьшая – на выработанном участке с повторным заболачиванием. Глубина грунтовых вод постепенно увеличивается с естественного участка до выработанного дренированного участка, после чего резко уменьшается на выработанном участке с повторным заболачиванием.
Влажность торфа, %
Со всех участков была взята проба торфа. После чего в камеральных условиях торф был взвешен, чтобы определить его вес. Далее торф был высушен и снова взвешен, чтобы определить вес после просушки. Полученная разность показывает влажность торфа. На графике видно (см. Презентацию), что наибольшая влажность торфа на естественном участке, наименьшая – на участке торфоразработки. На выработанном дренированном участке влажность торфа приближается к значению участка торфоразработки. Влажность торфа на остальных участках не сильно отличается от влажности торфа на естественном участке.
Мощность торфа, м
Мощность торфа была измерена в день исследования. Меньшую мощность торфа имеет участок торфоразработки, а бОльшую – естественный и осушенный участки. На выработанном дренированном участке и выработанном участке с повторным заболачиванием мощность торфа имеет приблизительно одинаковые значения – 1 метр.
Степень разложения торфа, %
Степень разложения взятых проб торфа была определена в камеральных условиях по специальной таблице. Степень разложения торфа увеличивается от естественного участка до участка торфоразработки, после чего на выработанном дренированном участке значение резко падает, и на этом участке степень разложения торфа составляет такое же значение, как на осушенном.
Зольность торфа, %
Зольность взятых проб торфа была определена в камеральных условиях. Торф сжигался в муфельной печи при определённой температуре. После сжигания торф приобретал определённый цвет, по которому можно определить зольность. Наименьшая зольность – на выработанном участке с повторным заболачиванием, наибольшая – на выработанном дренированном участке. На осушенном участке и на участке торфоразработки зольность торфа имеет одинаковое значение. На естественном участке зольность торфа имеет почти такое же значение, как на выработанном дренированном участке.
Минерализация торфа, мг/л
Минерализация взятых проб торфа была определена с помощью TDS-метра в камеральных условиях. Наименьшая минерализация торфа – на осушенном участке и на участке торфоразработки, наибольшая – на естественном участке и на выработанном дренированном участке. На участке с повторным заболачиванием минерализация торфа имеет почти такое же значение, как на осушенном участке – 25 мг/л.
Кислотность (рН) торфа
Кислотность взятых проб торфа определялась с помощью рН-метра в камеральных условиях. Наибольшая минерализация – на естественном участке, наименьшая – на выработанном участке с повторным заболачиванием. На остальных участках кислотность торфа имеет приблизительно одинаковое значение – 6,7.
Минерализация грунтовых вод, мг/л
Минерализация грунтовых вод определялась с помощью TDS-метра в камеральных условиях. Минерализация постепенно возрастает от естественного участка (20 мг/л) до выработанного участка с повторным заболачиванием (45 мг/л). На осушенном участке и на участке торфоразработки минерализация грунтовых вод имеет примерно одинаковое значение – 30 мг/л.
Кислотность (рН) грунтовых вод
Кислотность грунтовых вод определялась с помощью рН-метра в камеральных условиях. Наибольшая кислотность – на выработанном дренированном участке, наименьшая – на осушенном участке. В целом, кислотность повышается от осушенного участка до выработанного дренированного участка, после чего на выработанном участке с повторным заболачиванием резко падает.
Продуктивность растительных сообществ, г/кв. м
Со всех участков, кроме участка торфоразработки, на котором растительность отсутствует, была собрана растительность. В камеральных условиях после просушки растительность была взвешена. Таким образом получена разность в весе до просушки и после просушки. Результаты взвешивания показывают продуктивность растительных сообществ в граммах на один квадратный метр. Наибольшая продуктивность – на выработанном участке с повторным заболачиванием – 700 г/кв. м., наименьшая – на выработанном дренированном участке – 100 г/кв. м. На участке торфоразработки растительность отсутствует. В целом продуктивность растительных сообществ снижается от естественного участка до участка торфоразработки, после чего начинает постепенно увеличиваться.