ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5855
Скачиваний: 9
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
120
Оценка кислотно-основной буферности почв позволяет определить наименее устойчивые к внешнему
химическому воздействию (подкислению/подщелачиванию) природно-территориальные комплексы с целью
принятия необходимых мер по их сохранению.
Литература
1. Глазовская, М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и
почвенного покрова к техногенным воздействиям / М.А. Глазовская // Почвоведение, 1999 №1. – С.
114–124.
2. Мирошниченко, Н.Н. Показатели буферности и устойчивости в оценке барьерной функции почв /
Н.Н. Мирошниченко, Я.В. Пащенко, А.И. Фатеев // Почвоведение, 2003, №7, С. 808–817.
3. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник / Д.С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В.
Мотузова [и др.]. – М.: Агропромиздат, 1991, 303 с.
4. Национальный атлас Беларуси. – Мн., 2002, 292 с.
5. Ересько, М.А.
Оценка кислотно-основной буферности почв в целях рационального
природопользования / М.А. Ересько // Природные ресурсы.
– 2006, №4, С. 68–76.
6. Богданова, М.Д. Сравнительная характеристика буферности почв России по отношению к
кислотным воздействиям / М.Д. Богданова // Почвоведение. – 1994, №5, С. 93–101.
УДК 631.4
ДИНАМИКА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В АГРОЧЕРНОЗЕМАХ НА
МОНИТОРИНГОВЫХ УЧАСТКАХ ТУВЫ
В.Н. Жуланова
Тувинский государственный университет, Кызыл, e-mail: zhvf@mail.ru
Соединения как естественного, так и техногенного происхождения, к которым относятся тяжелые
металлы и многие микроэлементы, загрязняют почву. В санитарно-гигиеническом нормировании содержание
микроэлементов в почвах оценивают количественными показателями, такими, как предельно допустимые
концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимые количества (ОДК). Для экологической оценки
применяются чаще всего фоновые концентрации или кларки соответствующих элементов, характерные для
определенных территорий [1].
Республика Тува относится к регионам с относительно невысоким техногенным загрязнением природной
среды, так как в регионе практически нет промышленного производства с сопутствующими вредными
выбросами и отходами. Но в последние годы в Туве возрос поток автотранспорта, который обусловливает и
усиление выбросов отработанных газов в атмосферу, а также загрязнения и почвенного покрова. Контроль за
загрязнением и изменением тяжелых металлов в почве, валовых форм по профилю и подвижных форм в слое
0-20 см входит в агроэкологический мониторинг.
Цель работы заключается в обобщении полученных материалов по концентрации подвижных и валовых
соединений микроэлементов в агрочерноземных текстурно-карбонатных почвах на реперных участках в
Турано-Уюкской и Улуг-Хемской котловинах.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований служили агрочерноземы текстурно-
карбонатные, характеризующие почвенный покров реперных участков (РУ) 03 и 06, которые заложены в
Турано-Уюкской и Улуг-Хемской котловинах Тувы. Локальные участки были заложены специалистами ФГУ
ГС Агрохимической службы «Тувинская» в соответствии с «Государственной программой мониторинга земель
РФ», утвержденной постановлением Правительства РФ №100 от 05.02.1993 г. На каждом РУ были вскрыты
почвенные разрезы, из которых отобраны в 1994, 1998, 2003 и 2008 гг образцы методом колонки через каждые
20 см до глубины 100 см. Ежегодно с 1993 по 2009 годы проведен отбор почвенных проб из верхнего 0-20 см
слоя. В отобранных образцах определены подвижные формы микроэлементов по Крупскому и Александровой
(ГОСТ 50685-94), молибдена – по Григу, валовые соединения – атомно-абсорбционным методом Крупского и
Александровой, мышьяка – фотометрическим методом.
Результаты и их обсуждение. Площадь черноземов в Туве равняется 134,3 тыс. га, из них 30% находится
в Турано-Уюкской и юго-восточной части Улуг-Хемской котловинах[2]. Ни в одной из них они не образуют
сплошного покрова. Черноземы текстурно-карбонатные являются лучшими пахотными угодьями в регионе.
По подвижным формам тяжелых металлов почвы реперных участков относятся к 1 группе эколого-
токсикологической оценки, т.е. характеризуются концентрацией элементов ниже ПДК (ОДК). Среднее
содержание меди в агрочерноземе на РУ-03 составляет 0,25 мг/кг, а на РУ-06 – 0,14 мг/кг, цинка – 0,76 и 3,62,
свинца – 2,41 и 2,62, кадмия – 0,044 и 0,174, кобальта – 0,15 и 0,13, марганца – 18,0 и 27,6, никеля – 0,31 и 1,64,
хрома – 0,54 и 1,09, ртути – 0,025 и 0,089, мышьяка – 0,22 и 0,49, молибдена – 0,11 и 0,12 мг/кг в слое 0-20
см, соответственно. По данным статистической обработки, коэффициент вариации микроэлементов на РУ-03
колеблется от незначительного (медь, цинк и кобальт) до среднего (хром и ртуть). Варьирование остальных
элементов небольшое. Варьирование микроэлементов на РУ-06 изменяется от небольшого (цинк и молибден)
до среднего (свинец, марганец и никель), от высокого (кобальт, ртуть, кадмии и хром) до очень высокого
(мышьяк) уровня. Пестрота содержания микроэлементов в почвах обусловлена специфическими условиями
почвообразования, особенностями минералогического состава почвообразующих пород и неоднородностью
почвенного покрова региона.
В последние годы влияние антропогенной деятельности человека на накопление
тяжелых металлов в почвах региона усиливается. Тяжелые металлы поступают при работе тепловой
Доклады Всероссийской научной конференции
121
электростанции, транспорта, сжигания угля, с внесением пестицидов и минеральных удобрений, в частности
с суперфосфатом, в котором содержатся значительные количества хрома, кадмия, кобальта, меди, никеля,
ванадия, цинка и др.
Для оценки техногенного загрязнения подвижными формами микроэлементов пахотных угодий
рассчитан коэффициент техногенного накопления (К
ТН
) (таблица). Под коэффициентом техногенного
накопления понимаем отношение содержание микроэлемента в слое 0-20 см в 2009 году к его содержанию в
этом же слое в 1997 году.
Таблица
Коэффициент техногенного накопления (К
ТН
) подвижных форм микроэлементов в агрочерноземах
текстурно-карбонатных
№
РУ
Годы
наблюдений
Содержание микроэлемента, мг/кг
Cu
Zn
Cd
Pb
Mn
Co
Mo
Cr
As
Hg
Ni
03
1997
0,25
0,64 0,034 1,23 16,6 0,14 0,16
0,49
0,16 0,026 0,21
2009
0,28
0,83 0,042 2,46 19,6 0,16 0,10
0,72
0,24 0,022 0,42
К
ТН
1,1
1,3
1,2
2,0
1,2
1,1
0,6
1,5
1,5
0,8
2,0
06
1997
0,11
2,28 0,030 2,12 16,2 0,11 0,17
0,94
0,30 0,035 0,60
2009
0,12
3,89 0,023 2,63 34,3 0,11 0,10
2,30
0,81 0,106 1,97
К
ТН
1,1
1,7
0,8
1,2
2,1
1,0
0,6
2,4
2,7
3,0
3,2
Судя по полученным коэффициентам, отмечается накопление в 2,4-3,2 раза водорастворимого
марганца, хрома, мышьяка, ртути и никеля в слое 0-20 см почвы на РУ-06, в 2 раза - свинца и никеля на РУ-
03. Это может быть связано с тем, что локальный участок 06 располагается вблизи комбината «Тывакобальт»,
выбросы которого могли способствовать накоплению микроэлементов. А РУ-03 находится вблизи автострады
М-54, где идет прогрессивное нарастание числа автомобилей, которые как движущиеся источники загрязнения
охватывают территорию, прилегающую к автодороге (100-200 м). Возможно, ощутимый вклад в загрязнение
данной территории оказало и находящееся здесь с 1970 г. хранилище сельскохозяйственной техники. И
хотя наблюдается постепенное накопление в пахотном слое микроэлементов, но величина содержания их
значительно ниже существующих ПДК/ОДК.
Валовое количество тяжелых металлов показывает общую загрязненность почвы, но не отражает степени
доступности элементов для растений. На рисунке показано содержание валовых форм микроэлементов в
агрочерноземе реперных участков агроэкологического мониторинга. Средние показатели фоновых концентраций
микроэлементов в тувинских агрочерноземах текстурно-карбонатных легкосуглинистого гранулометрического
состава находятся в пределах второй группы эколого-токсикологической оценки по содержанию валовых
форм тяжелых металлов [3], что не представляет опасности для здоровья человека и животных. Превышение
содержания ПДК валовыми соединениями тяжелых металлов в пахотных почвах
не отмечено.
Рис. 1. Содержание валовых форм микроэлементов в почвах локального мониторинга
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
122
Таким образом, содержание подвижных и валовых форм тяжелых металлов в агрочерноземах текстурно-
карбонатных Центрально-Тувинской депрессии (Улуг-Хемская и Турано-Уюкская котловины) находятся ниже
ПДК (ОДК) и не представляют опасности окружающей природе. В рамках агроэкологического мониторинга
получены современные материалы о содержании микроэлементов в агрочерноземах, которые являются
фактографической базой и могут быть использованы для оценки плодородия земледельческой территории
региона.
Литература
1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение // Новосибирск: Наука, Сибирское
отделение, 1991. – 151 с.
2. Соловьева В.М., Хуурак В.В. Агрохимическая характеристика почв Республики по итогам VI тура //
Научное обеспечение АПК аридных территорий Центрально-Азиатского региона. – Мат. междунар.
конфер. 10-12 апреля 2007 года. – Новосибирск, 2008. – С. 277-282.
3. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель
сельскохозяйственного назначения // Под редакцией Державина Л.М., Булгакова Д.С. – М., 2003. –
195 с.
УДК 550.4.02 : 911.9
СПОСОБЫ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ
СОЛИГОРСКОГО ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА
П.В. Жумарь (1), А.В. Таранчук (2)
(1) БГУ, Минск, e-mail: pawlos@tut.by; (2) МГПУ им. М. Танка, e-mail: taranchuk_av@mail.ru.
Ландшафты, сформированные в результате горнопромышленного техногенеза, не имеют себе равных
по объему перемещаемых геомасс, количеству, мощности и активности геохимических потоков. Поэтому по
мере их распространения будет возрастать и актуальность проблемы геохимической оптимизации техногенно-
нарушенных пространств. Сложность этой проблемы показательна для Солигорского горнопромышленного
района (ГПР) Республики Беларусь.
В настоящее время разработаны теоретические основы и конкретные технологии в области геохимической
оптимизации техногенных ландшафтов [1-3]. На основании их анализа и наших исследований установлено,
что для ее проведения необходимо выполнить мероприятия, направленные на: 1) утилизацию галитовых
отходов, глинисто-солевых шламов и избыточных рассолов; 2) рекультивацию мест их складирования; 3)
оптимизацию засоленных земель с целью возрождения на них полноценного землепользования. Их схема
приведена на рисунке 1.
Реализация первого направления возможна при условии ведения селективной добычи сильвинита,
позволяет сократить количество галитовых отходов до объемов, практически полностью утилизируемых. Рост
объемов их утилизации ожидается также с вводом в строй содового производства. Проблема использования
избыточных рассолов может найти решение с использованием опыта стран ЕС. В частности, во Франции
практикуется сброс рассолов в реку после предварительного разбавления до минерализации 200 мг/л. Система
сброса автоматически отключается при ее превышении [4].
Утилизация глинисто-солевых шламов имеет следующие направления: сельскохозяйственное
использование и производство технологического сырья и стройматериалов. Для сельского хозяйства они
ценны значительными количествами микроэлементов: B – от 10
–3
до 1,3 · 10
–2
; Mn – от 10
–3
до 8,0 · 10
–2
; Zn –
от 10
–3
до 1,2 · 10
–2
; Cu – от 0,8 · 10
–4
до 55 · 10
4
. Это дает возможность получить из глинисто-солевых шламов
гранулированные органоминеральные удобрения на основе торфа. А.В. Тишкович и др. [5], Е.И. Галай [6]
провели сельскохозяйственные опыты по оценке эффективности нового вида удобрений, обосновали приемы
и способы их внесения. При этом был отмечен существенный прирост урожайности по анализируемым
культурам. Удобрения на основе глинисто-солевых шламов показали большую эффективность по всем
культурам, чем эквивалент стандартных туков. Остальные направления утилизации шламов хорошо были
рассмотрены в работе [1] и здесь не анализируются
Проблема оптимизации тесно связана с рекультивацией мест складирования отходов.
Объектами рекультивации являются солеотвалы, на которых прекращена отсыпка галита, и отработанные
карты шламохранилищ. Целью данного мероприятия является прекращение процессов денудации солеотвалов
и фильтрации рассолов через дамбы и изоляционные покрытия в почвы, нижележащие грунтовые толщи.
Поскольку основными факторами денудации солеотвалов является деятельность ветра и атмосферных
осадков, то рекультивационные мероприятия должны быть направлены на изоляцию от них складированных
масс. Оптимальным для изоляции является водонепроницаемый полимерный состав, который наносится
на поверхность солеотвала в виде пленки. Для изоляции геологических формаций и почв от боковой
фильтрации необходимо бурить кольцевую систему скважин по периферии ореола засоления, которые затем
следует соединить системой трещин, образуемых в результате направленных взрывов. Полученные полости
заполняются водонепроницаемым полимерным составом, который там затвердевает [7].
Рекультивация отработанных карт шламохранилищ осуществляется в 2 этапа: горнотехнический
и биологический. Горнотехнический этап предусматривает: удаление рассолов с поверхности шламовых
грунтов, нанесения на них противофильтрационного экранирующего покрытия и почвенно-грунтового слоя.
На биологическом этапе необходимо высевать многолетние кормовые травы согласно принятым нормам
агротехники с внесением повышенных доз торфа и NPK. При использовании калийных туков желательно
Доклады Всероссийской научной конференции
123
избегать внесения хлоридных форм. Для лучшей сохранности защитного экрана наиболее оптимальным
является использование рекультивированных земель в качестве сенокосных угодий с использованием бобово-
злаковых многолетников (
Bromus mollis, B. arvensis, Festuca rubra,
F
. pratensis, Agrostis gigantea, Dactylis
glomerata, Phleum pratense, Melilotus albus, M. officinalis
и др.).
Геохимическая оптимизация земель направлена на восстановление плодородия почв. Восстановить
их исходные продукционные свойства возможно только путем направленного искусственного внешнего
воздействия с помощью следующих способов: снижения ассимиляции Cl
2–
растениями за счет регулирования
агрохимического режима в зависимости от типа почв; оптимизации почв с помощью землевания и торфования;
стимулирования рассоления и дехлоридизации земель с помощью галофитов.
Снижение ассимиляции Cl
2–
растениями приводит к уменьшению его поступления в традиционные
сельскохозяйственные культуры. Лабораторные опыты по изучению токсического действия хлора на
сельскохозяйственные культуры при внесении хлорсодержащих калийных удобрений и способов его
снижения показали, что присутствие NaCl привело к существенному снижению урожайности и бобов. При
усиленном азотно-фосфорном питании (3N
400
P
300
K
600
) разница между контролем и хлоридным вариантом для
этих культур уменьшилась и составила соответственно 2,9 и 26,0% [4, с. 43–45]. Сокращение разницы между
обоими вариантами обусловлено антагонизмом азота и хлора. В случае 3
P
300
K
600
урожай кукурузы снизился
на 2,7%, а бобов – на 22,3%. По сравнению с нормальной дозой
PK
трехкратное ее увеличение дало прибавку
урожая кукурузы на 3,7% и бобов – на 10,2%.
Н.П. Иванов и Я.К. Куликов [4], исследуя проблему оптимизации засоленных земель с точки зрения
физиологических основ ассимиляции хлора и калия сельскохозяйственными культурами, установили, что
поглощение хлора растениями увеличивается по мере сдвига рН в сильнокислую либо щелочную зону. В ходе
этого опыта построен гомологический ряд элементов, влияющих на увеличение поглощения хлора: Ca >
Mg
>
K
> Na > NH
4
.
Рис. 1. Схема ренатурализации техногенных ландшафтов Солигорского ГПР
А.Г. Медведевым предложен способ оптимизации сельскохозяйственных земель путем землевания
и торфования, который прошел экспериментальную проверку [2; 8]. Суть ее заключается во внесении
определенных доз минерального грунта в торфяные почвы и органогенного – в минеральные.
Внесение торфа в смеси с навозом и микроудобрениями является одноразовым агротехническим
мероприятием и полученный позитивный эффект сохраняется в течение многих лет, что позволяет
рекомендовать данный метод для оптимизации засоленных почв в районе калийных комбинатов. Это в первую
очередь относятся к дерново-подзолистым почвам, поскольку они больше всего страдают от засоления и
господствуют на территории ГПР (72% от общей площади засоленных земель).
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
124
На площадях с засолением более 300 мг/100 г почвы следует вносить наибольшее количество
органоминеральной смеси (более 400 т/га); при засолении от 100 до 300 мг/100 г почвы – от 300–400 т/га, а на
остальных землях, попадающих в ореол меньшего засоления, –100–200 т/га.
Для рассоления и дехлоридизации земель была проведена оптимизация спектра высеваемых культур в
зависимости от концентрации легкорастворимых солей в почве. Эти данные выражены через электрическую
проводимость почвенного раствора. Значения этой величины варьировали от 1,0 до 30,3 мСм/см.
Подбор культур осуществлялся по методике Э. Бреслера, Б.Л. Макнила, Д.Л. Картера, согласно которой
каждая культура теряет определенный процент продуктивности на каждый единичный прирост электрической
проводимости.
По этому показателю выделяются чувствительные, слабоустойчивые, среднеустойчивые и устойчивые
к засолению культуры. У чувствительных культур потеря продуктивности происходит при 2 мСм/см
(
Phaseolus vulgaris, Ilex cornuta, Rubus idaeus, Feijoa sellowiana, Fragaria
и др). Слабоустойчивые теряют
продуктивность при 3–4 мСм/см (
Eragroslis spp., Cumcumis sativus, Brassica oleracea, Pisum sativum, Spinacia
oleracea, Cucurbita maxima, Lotus uliginosus, Vicia sativa
и др). У среднеустойчивых отмечается снижение
продуктивности при 5–6 мСм/см (
Beta vulgaris, Festuca elatior, Dactylis glomerata, Agropyron desertorum
и др.).
Устойчивые культуры сохраняют продуктивность до уровня 7–8 мСм/см (
Brassica camprestis, Hordeum vulgare,
Beta vulgaris, Agropyron cristatum,
Agropyron elongatum
и др.).
Эти данные полезны при выборе культур в определенном диапазоне засоления с максимальным
экономическим эффектом, для прогнозирования потерь урожая при определенном уровне содержания солей.
Для оптимизации техногенных ландшафтов Солигорского ГПР эффективны все вышеизложенные способы. Их
можно использовать в сочетании или отдельно в зависимости от оптимизируемого элементарного ландшафта.
Литература
1. Месторождения калийных солей Беларуси: геология и рациональное природопользование / Э.А.
Высоцкий [и др.] Минск: Белорус. гос. ун-т, 2003, 264 с.
2. Жумарь П.В. Антропогенная трансформация торфяных почв Беларуси под влиянием оптимизации /
П.В. Жумарь, Н.К. Чертко // Природопользование в условиях дифференцированного антропогенного
антропогенного воздействия: сб. ст. / редкол.: A.T. Янковски, И.И. Пирожник (отв. ред.) [и др.] /
Белорус. гос. ун-т; Силезский ун-т. Минск – Сосновец, 2000. С. 67–74.
3. Иванов Н.П. Экологические проблемы применения калийных удобрений / Н.П. Иванов, Я.К.
Куликов. Минск: Университетское, 1994. 229 с.
4. Streckdenfinder,
M
. Franzousisch Kalisalzbergbau und Umweltprobleme –
Lö
sungsans
ä
tze zu
ihrer
Bewaltigung /
M
. Streckdenfinder // – Neue Bergbautechnologie, 1992, №12,
S
. 456–460.
5. Способ приготовления и эффективность комплексных гранулированных удобрений на основе торфа
с использованием глинисто-солевых шламов / Тишкович А.В. // Калийная промышленность СССР и
окружающая среда: сб. / редкол.: В.С. Комаров (отв. ред.) [и др.]. Минск: Наука и техника, 1989. С.
118–123.
6. Галай Е.И. Рациональное использование природных и техногенных минерализованных вод в
агропромышленных ландшафтах Беларуси: дисс. … канд. геогр. наук: 11.00.11 / Е.И. Галай. Минск,
1996. 172 с.
7. Method
of
isolating contaminated
geological
formations, soil and aquifer; пат. 5030086 США: МКИ4
E
02
D3/12 /
R
.V. Huff,
S
.
G
. Axen, D.
R
. Boughman;
ISL
Ventures,
inc
. – N 07/000200; заявл. 05.01.87; опубл.
09.07.91 // USPTO Patent Fulltext and Image Database [Electronic resource]. 2006. Mode of access: http://
www.patft.uspto.gov. Date of access: 17.10.06.
8. Чертко Н.К. Трансформация агрохимических свойств торфяных почв Беларуси под воздействием
землевания / Н.К. Чертко, П.В. Жумарь, Я.К. Куликов // Природные ресурсы. 2001. №1. С. 19–29.
УДК 631.4
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В ПОЧВАХ
ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ РАЙОНОВ УГЛЕДОБЫЧИ
М.П. Завадская, А.С. Цибарт
МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, e-mail: maria_zavadskaya@mail.ru, atsibart@mail.ru
Угледобывающая промышленность оказывает значительное воздействие на окружающую среду. В связи
с размещением отвалов пустых пород происходит нарушение значительных площадей, на которых изменяется
почвенный покров и происходит существенная перестройка геохимических условий. В частности, в результате
появления глубинных пород на поверхности земли изменяется микроэлементный фон территорий. Кроме
того, возгорание отвалов приводит к эмиссии поллютантов, в том числе полициклических ароматических
углеводородов (ПАУ), в окружающую среду. Вместе с тем, аккумуляция этих соединений в техногенных
ландшафтах изучена пока недостаточно.
Целью настоящей работы стало изучение свойств почв отвалов и прилегающих территорий,
определение микроэлементного состава почв и субстратов отвалов угольных месторождений, а также
выявление особенностей миграции и аккумуляции приоритетных органических загрязнителей. Полевые
исследования проводились в 2009-2010 гг. в пределах Кузнецкого и Карагандинского каменноугольных
бассейнов. В Карагандинском угольном бассейне исследования проводились в степной зоне на территории