DOI: 10.12737/article_5967ea2c060cf4.14619902УДК 630*46РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫПРИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕкандидат технических наук, доцент А. В. Рубинская1кандидат технических наук, доцент А. П. Мохирев1О. К. Пузырева1А. А. Керющенко11 – Лесосибирский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева»,г. Лесосибирск, Российская Федерация Влияние на почву лесозаготовительными машинами заключается в уплотнении, деформации, минерализации почвы, изменении ее структуры, биологических, водно-физических и химических свойств. Степень негативного влияния техники на почвы зависит от конструкции и систем машин, применяемых технологий заготовки древесины, климатических, лесорастительных и других факторов. Под действием массы трелевочных тракторов нарушаются водно- физические свойства почвы, происходит усиление поверхностного стока, приводящего к эрозии почв. В целях ослабления вредного влияния лесозаготовительных машин на подрост и почву необходимо соблюдать организационно – технические и лесоводственные правила и требования. Требуется необходимость в осуществлении контроля и своевременная регулировка двигателей автомобилей и другой техники, для того что бы уменьшить выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников. Приводится комплексная оценка воздействия лесозаготовительного процесса на окружающую среду, и предлагаются мероприятия по снижению техногенной нагрузки на почву, водные объекты. Определен ориентировочный объем использования технических средств при заготовке леса в течение года, ориентировочный расход топлива двигателями лесозаготовительной техники, годовое количество выбросов в атмосферу от сжигания топлива двигателями лесозаготовительной техники, характеристика валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу после очистки газонейтрализаторами. Выполнен расчет выбросов загрязняющих веществ автомобилями при транспортировке древесины в процессе проведения сплошных рубок, представлен максимальный секундный выброс загрязняющих веществ при условии одновременной работы техники с максимальным расходом топлива. Определенно общее количество выбросов загрязняющих веществ при заготовке леса, от лесозаготовительной техники, автотранспорта и выбросов из резервуаров.Ключевые слова: выбросы, почвогрунты, загрязняющие вещества, лесозаготовительный процесс, лесозаготовительная техника.DEVELOPMENT OF MEASURES FOR ENVIRONMENTAL PROTECTION DURING LOGGING PROCESSPhD in Engineering, Associate Professor A. V. Rubinskaya1PhD in Engineering, Associate Professor A. P. Mokhirev1O. K. Puzyreva1A. A. Keryushchenko11 – Lesosibirsk branch of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Siberian State Aerospace University», Lesosibirsk, Russian Federation AbstractImpacts of forest machines on soil is compaction, deformation, mineralization of soil; changing its structure, biological, water-physical and chemical properties. The degree of the negative impact of machinery on soil depends on the design and systems of machines, applied technologies of timber harvesting, climate, forest growth and other factors. Under the influence of the mass of skidders,  water and physical properties of the soil are violated, increasing surface runoff leading to soil erosion. In order to mitigate harmful impact of forest machines on the undergrowth and soil it is necessary to observe organizational and technical and silvicultural rules and requirements. There is a necessity in control and timely adjustment of engines of cars and other vehicles, in order to reduce pollutant emissions from mobile sources. Comprehensive assessment of the impact of timber harvesting on the environment is provided and measures to reduce the anthropogenic impact on soil, water bodies are proposed. Approximate amount of the use of technology in harvesting forest during the year is determined; fuel consumption by the engines of logging equipment, the annual amount of emissions from fuel combustion engines, forestry equipment, characteristics of gross emissions of pollutants into the atmosphere after cleaning with gas-neutralizers is estimated. The calculation of the emissions of vehicles at transportation of wood in the process of clear-cutting, the maximum second pollutant emissions is presented while vehicles with maximum fuel consumption. Total quantity of pollutant emissions during logging, logging equipment, motor vehicles and emissions from storage tanks is defined.Keywords: emissions, soils, pollutants, logging process, harvesting machines.  Система машин или машина и технология заготовки древесины являются управляемыми факторами при оценке степени воздействия лесозаготовок на лесные почвогрунты. Ходовая часть (гусеничная или колесная) лесозаготовительной техники оказывает значительные негативные изменения на лесные почвогрунты. Является необходимостью разработка новых лесозаготовительных машин, которые отвечают требованиям лесозаготовительного производства и лесоводства и оказывают менее опасное последствие воздействие для лесных почв. К ним относятся такие виды лесозаготовительных машины, которые не превышают допустимое повреждение лесных почв. Быстрая регенерация после воздействия на нее системы лесозаготовительных машин, определяет допустимую величину повреждений лесной подстилки.Воздействие лесозаготовительных машин на почвы, рассмотрен в работе авторов [11, 14]. При воздействии лесозаготовительной техники на почвогрунты заключается в изменении ее структуры, водно-физических, химических и биологических свойств,  деформации, уплотнении, минерализации почвы. Степень негативного влияния техники на почвы зависит от систем машин и конструкции применяемых технологий заготовки древесины, климатических, лесорастительных и других факторов.Одна из главных задач при лесозаготовках – обеспечить возобновление вырубленных площадей продуктивными типами леса. При этом огромное значение имеет то, какую технику и средства механизации использовали при заготовке леса, какую технологию применяли (с сохранением подроста или без), каким способом трелевали древесину (в хлыстах, деревьями, сортиментами) и т.д. В настоящее время лесозаготовительный процесс практически полностью машинизирован. Валку леса осуществляют различными средствами механизации или машинизации: бензо – и электропилами, валочными, валочно – пакетирующими, валочно – трелевочными машинами. Трелевку деревьев, хлыстов, или сортиментов осуществляют трелевочными тракторами чокерными и безчокерными, лебедками.В целях ослабления вредного влияния лесозаготовительных машин на подрост и почву необходимо соблюдать организационно – технические и лесоводственные правила и требования.К мероприятиям, обеспечивающим естественное возобновление вырубок, относятся: сохранение и оправка подроста; оставление обсеменителей; очистка вырубок; минерализация почвы.Техника, используемая при заготовке леса, может повредить подрост, но самое главное – она оказывает влияние на почву. Наибольший вред лесной среде наносит тракторная трелевка в летне-осенний период. Зимой, когда высота снежного покрова в лесу достигает 1,5 метров, почва не повреждается.Наибольшее воздействие трелевка оказывает на глинистые сырые почвы, которые под тяжестью трактора сильно деформируются и уплотняются, нарушается структура почвы, все микрокопиляры уничтожа-ются.Если трелюются деревья, (они могут находиться в полу подвешенном состоянии или полностью протаскиваться по земле), то пачкой деревьев уничтожается или повреждается подрост, находящийся вблизи волоков, сдирается мертвая подстилка, обнажается и уплотняется почва на полосах шириной до восьми метров. При трелевке деревьев вершиной вперед, от комлевой части пачки, кроме всего прочего, образуются глубокие желоба и канавы, которые быстро заполняются водой. При трелевке за комли в большей степени повреждается и уничтожается подрост. В наименьшей степени на лесную среду влияет трелевка сортиментов, когда хлысты разделываются на сортименты на месте и вывозятся с лесосеки в полностью подвешенном состоянии специальными самозагружающимися трелевочными тракторами – форвардерами. Большое значение имеет, на гусеничном ли ходу трелевочный трактор или на колесном. Общепринятое мнение, что колесные тракторы не повреждают почву, а, следовательно, предпочтительнее с лесовозной точки зрения. Трелевочные тракторы на гусеничном ходу неоднозначно влияют на лесную среду. С одной стороны, это влияние может быть положительным: при проходе трактора по одному месту не более четырех раз вреда почве практически не наносится, зато образуется «минерализованная» полоса, на которой перемешиваются органический и минеральный слой почвы, что благоприятствует прорастанию семян и появлению последующего возобновления. С другой стороны, при проходе трактора более четырех раз почва повреждается сильно, что отрицательно сказывается на появлении новых всходов [3].При проведении лесозаготовительных работ основными видами воздействия на атмосферный воздух являются:- загрязняющие вещества которые выбрасываются в атмосферу, образующиеся при сгорании топлива в двигателях лесовозной и лесозаготовительной техники;- пары нефтепродуктов которые выбрасываются в атмосферу из резервуаров и проливы нефтепродуктов при хранении ГСМ и во время заправки техники.Ориентировочный объем использования технических средств при заготовке леса в течение года и ориентировочный расход топлива двигателями лесозаготовительной техники представлены в табл. 1, 2. Таблица 1Ориентировочный объем использования технических средств при заготовке леса в течение годаНаименованиетехникиЗаплани-рованный объем, м3/м.сменВремя в работемашиносменчасовЛП-19168180014400ТТ-4871361088Бензопила82138011040ЛП-18876905520МЛ-651385804640МЛ-1071406435144ЛТ-1871386525216ЛТ-154856475176Чел. погрузчик ЛТ-18828011439144КРАЗ, УРАЛ, КАМАЗ2614230113840  Количество выбросов в атмосферу от сжигания топлива двигателями лесозаготовительной техники в год показано в табл. 3.Для того чтобы дать комплексную оценку воздействия на окружающую среду при лесозаготовительном процессе техногенной нагрузки, было определено годовое количество выбросов в атмосферу от сжигания топлива двигателями лесозаготовительной техники, согласно методикам [12, 13, 18], представленное в табл. 3.Таблица 2Ориентировочный расход топлива двигателями лесозаготовительной техникиНаименованиетехникиНорма расхода дизельного топлива, кг/1000м3Расход ГСМ (дизельное топлива, бензин) т/годЛП-19447135,1Бензопила1604,8ТТ-483628,0ЛП-1886551,9МЛ-10790081,0МЛ-18797087,3МЛ-6590681,5ЛТ-15497053,4Челюстной погрузчик Т-18825081,1Всего:522,7 На основании ГОСТ 21393-75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений» и ГОСТ 17.2.2.01-84 «Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений» [10], принят коэффициент, который показывает какое количество загрязняющих веществ выбрасывается дизельными двигателями лесозаготовительной техники, т/т в атмосферу.Так как у лесозаготовительной техники во всех дизельных двигателях используются газонейтрализаторы типа БКД-243, которые эффективно очищают выхлопы дизельных двигателей на уровне: СО, углеводороды – 50 %; сажа, окислы азота, диоксид серы – 40 %, позволяют уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Улавливающая способность газонейтрализатора (на основании технической характеристики) составляет: СО – 94 %, углеводороды, диоксид серы, сажа – 100 %, окислы азота – 10 %.При расчете выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в качестве исходных данных для расчета были приняты показатели ЗАО «Новоенисейский ЛХК» [17].Количество валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу после очистки газонейтрализаторами приведено в табл. 4.Выбросы загрязняющих веществ автомоби-  Таблица 3Годовое количество выбросов в атмосферу от сжигания топлива двигателями лесозаготовительной техникиНаименование загрязняющего веществаКарбюраторныеДизельныеСумматонн/годgВвыбростонн/годgВвыбростонн/годОксид углерода0,62,91,47000,02567816,950018,6900Углеводороды0,12,90,29000,012765,768,13608,4260Оксид азота0,032,90,08700,0004765,760,27120,3582Сажа0,000582,90,00170,005765,763,39003,3917Сернистый ангидрид0,0022,90,00580,002765,761,35601,3618Свинец0,00032,90,00090,0765,760,000,0009Бенз(а)пирен*2,32,96,67х10-72,45х10765,761,66х10-78,33х10-7  Таблица 4Характеристика валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу после очистки газонейтрализаторамиНаименование вредных веществ в выбросахКласс опасностиВаловый выброс загрязняющих веществ, т/годПроектная степень газоочистки, %Количество, т/годвсегопоступает на очисткууловленных веществвыброс в атмосферуОкись углерода418,6917,9424508,97129,7188Углеводороды38,4268,426504,2134,213Окислы азота20,35820,03582400,014330,343872Сернистый ангидрид31,3618-0-1,3618Сажа33,3916823,391682401,356672,0350092Бенз(а)пирен18,33х10-7-0-8,33х10-7 лями при транспортировке древесины при расходе дизельного топлива 217 т показаны на рис. 1, 2.  Рис. 1. Количество загрязняющих веществ, т/год при расходе дизельного топлива 217 т Расчет выбросов загрязняющих веществ от дизельных двигателей разных марок, приведенный в таблице 6, производится по формуле                                   (1)где В – расход топлива, т;F – коэффициент выброса загрязняющих веществ, г/кг (т/т), приведен в табл. 3.  Рис. 2. Удельные выбросы загрязняющих веществ дизельными двигателями автотранспорта, т/т при расходе дизельного топлива 217 т Максимальный секундный выброс загрязняющих веществ при условии одновременной работы техники с максимальным расходом дизельного топлива 33,27 г/с показан на рис. 3, 4.Поскольку величина секундных выбросов вредных веществ весьма незначительна – суммарный максимальный выброс составляет 0,11 г/с, при условии одновременного действия всех источников выброса загрязняющих веществ, превышения санитарных норм не ожидается. Исходя из состава загрязнителей, залповых и аварийных выбросов наблюдаться не будет.  Рис. 3. Удельные выбросы при сгораниидизельного топлива, т/т  Рис. 4. Выброс от сжигания дизельного топлива, г/с Расчет выбросов загрязняющих веществ при приеме, хранении и отпуске топлива для наземных резервуаров производится по формулам:- для расчета максимальных разовыхвыбросов,                 (2)- для расчета валовых выбросов,   (3)где С1 – концентрация паров нефтепродуктовв резервуаре, г/м3;У2,У3 – средние удельные выбросы из резервуаров в осенне-зимний и весенне-летний период, г/т;Воз,Ввл – объем топлива в осенне-зимний и весенне-летний период, т;Крmax – опытный коэффициент;Vrmax – объем паровоздушной смеси, вытесняемой из резервуара во время его закачки, принимается равным производительности насоса, м3/ч.Исходные данные и результаты расчетов выбросов загрязняющих веществ из резервуаров ГСМ сведены в табл. 5, 6. Таблица 5Исходные данные для расчета выбросов изрезервуаров ГСМНаименованиеПоказательКонструкция резервуараназемн. горизонтВоз,т550Ввл,т550Vrmax, м3/час24С1,г/м33,14У2,г/т1,9У3,г/т2,6Крmax1 Таблица 6Выбросы загрязняющих веществ из резервуаров ГСМНаимено-вание веществаМаксимальный выброс, г/секВаловый выброс, т/периодмг/сконц.,%т/годконц.,%Предельные0,02084399,570,001135199,57Ароматические0,0000310,150,000001710,15Сероводород0,0000590,280,0000031920,28 Общее количество выбросов загрязняющих веществ при проведении заготовки древесины показано на рис. 5, 6.Требуется необходимость в осуществлении контроля и своевременная регулировка двигателей автомобилей и другой техники, для того чтобы уменьшить выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников. Топливо для лесозаготовительной техники должно заправляться с передвижных заправочных станций, так же контроль за соблюдением номенклатуры топлива и масел, расхода топлива, вывоз и сбор отработанных масел также будет значительно умень- Рис. 5. Выбросов загрязняющих веществ отлесозаготовительной техники и автотранспортапри заготовке леса, т/год  Рис. 6. Выбросы из резервуаров при заготовке леса, т/год шать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Следует устанавливать каталитические нейтрализаторы на выхлопных трубах лесозаготовительной техники для снижения загрязняющих веществ.При соблюдении действующих нормативов и тщательном контроле загрязнение воздуха будет незначительным и не превысит нормы предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных для данного района работ.Лесозаготовительные машины имеют неорганизованный характер и постоянно меняют свое местоположение, учитывая, что выхлопные трубы расположены до 1 м, предполагается что основные концентрации загрязняющих веществ будут находиться вблизи работающей техники. Загрязнение атмосферы выбросами не должно превышать ПДК максимально разовую [16].При хранении ГСМ случаются разливы, которые загрязняют почву, те площади, которые постоянно находятся под воздействием разливов ГСМ в течении пяти лет не образуют дернового горизонта. Небольшие концентрации не представляют собой опасности, однако при попадании в воду, нарушают её физические свойства.С целью минимизации воздействия на почвы вследствие механических повреждений, уплотнения и заболачивания почв, развития эрозионных процессов при проведении лесозаготовительных и лесохозяйственных мероприятий должны соблюдаться следующие требования:- при планировании мероприятий должен учитываться способ и сезон проведения работ с учетом лесорастительных условий участка (тип леса, тип почвенных условий);- строго соблюдаться установленные сроки лесосечных работ;- на склоновых лесосеках волока должны размещаться поперек склона;- во влажных условиях местопроизрастания трелевка древесины в весенний, летний, осенний периоды допускается только по волокам, укрепленным порубочными остатками, согласно правил заготовки древесины, при этом максимальное расстояние трелевки не должно превышать 300 м;- необходимо приостанавливать лесозаготовку/трелевку древесины при переувлажнении верхнего слоя почвы после ливневых или затяжных дождей до восстановления нормальных физико-механических свойств почвы на делянке;- останавливать лесозаготовку и вывозку древесины в период весенней и осенней распутицы;- общая площадь под погрузочными площадками, производственными и бытовыми объектами должна быть минимальной и при сплошных рубках составлять не более 5 % от общей площади лесосеки (при площади более 10 га);- общая площадь трасс волоков и дорог должна составлять при сплошных рубахах не более 20 %, с применением многооперационной техники до 30 % от общей площади лесосеки.Прокладка дороги должна осуществляться по малоценным землям, для их меньшего ущерба, так же рекомендуется прокладывать трассу дороги по имеющимся объектам в лесном массиве, таких как железные дороги, высоковольтные линии, противопожарные разрывы.Технику следует заправлять из емкостей, имеющих насос или при помощи топливозаправщиков, для минимального загрязнения почвы на лесных объектах. Во избежание попадания ГСМ в почву в лесу, все емкости для заправки лесозаготовительных машин должны быть оборудованы запорными кранами и поддонами.На территории леса запрещается захламление и устройство свалок бытовыми и промышленными отходами, весь мусор должен складироваться в специально отведенном для этого месте, и после завершения всех лесозаготовительных работ должен быть вывезен для утилизации.Согласно анализу особенностей восстановления лесов, в Красноярском крае [6, 7, 8, 9], предлагается комплекс мероприятий по воспроизводству лесов, путем лесовосстановления и ухода за лесами:- сохранение жизнеспособного подроста и молодняка хвойных пород (уход за сохраненным подростом), оставление одиночных и групповых семенников и семенных куртин;- минерализация поверхности почвы;- создание лесных культур.Восстановление леса зависит от природно-климатических характеристик региона, от наличия подроста уже до рубки и от способа разработки лесосеки.Меры по сохранению подроста лесных насаждений осуществляются одновременно с проведением рубок лесных насаждений. Рубка в таких случаях проводится с применением технологий, позволяющих обеспечить сохранение от уничтожения и повреждения количество подроста и молодняка ценных лесных древесных пород не менее предусмотренного при отводе лесосек. После проведения рубок проводится уход за сохраненным подростом и молодняком лесных древесных пород путем их освобождения от завалов порубочными остатками, вырубки сломанных и поврежденных лесных растений.В количестве 70 % должен обеспечиваться подрост лесных насаждений, ценных пород и сохранение молодняка, при проведении сплошных рубок спелых, перестойных лесных насаждений. Так же не менее 20 % от общей площади лесосеки, должна проводится минерализация лесосеки с целью естественного возобновления. Лесные культуры должны создаваться на вырубках и гарях с отсутствием подроста.Этот вопрос подробно рассмотрен в работах [1, 2, 3, 4, 5].Из вышесказанного следует, что в результате лесозаготовительного процесса, несомненно, происходит давление техногенной нагрузки на почвогрунт, водные объекты, атмосферный воздух, что негативно сказываетсяна экосистеме в целом. Тем не менее, соблюдение предложенных в работе технологических мероприятий позволит в значительной степени снизить техногенную нагрузку на окружающую среду в результате лесозаготовительной деятельности.  Исследования  проведены при поддержке Краевого государственного автономного учреждения «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности»