ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5877
Скачиваний: 9
Доклады Всероссийской научной конференции
185
и участки рек с грубообломочными донными отложениями, характеризующиеся высокой подвижностью
водной толщи и ее насыщенностью кислородом. В то же время, в однотипных природных условиях ключевым
фактором, определяющим различие скорости распада поллютанта, является его дисперсность, от которой
зависит поверхность контакта с воздухом, морской водой и субстратом. Наименее активно трансформируются
крупные скопления нефтепродуктов (рис. 1).
Множественный регрессионный анализ результатов многолетних натурных наблюдений позволил
получить следующее уравнение, количественно описывающее влияние природных факторов на скорость
трансформации поллютанта в донных отложениях малых водотоков:
k = 0,48T + 0,26V + 0,10S + 0,09B + 0,07D,
где k
‒
константа скорости трансформации нефтяного загрязнения (она равна доле поллютанта, распадающегося
за сутки, и связана с полупериодом трансформации выражением k =
ln
2 /
T
1/2
); Т – годовая сумма положительных
среднесуточных температур; V – скорость течения;
S
– сорбционная способность донных отложений; D –
средняя глубина участка водного объекта;
B
– произведение относительного содержания растворенного
кислорода и БПК
5
. Все входящие в уравнение переменные выражены в баллах пятибалльной шкалы. При
оптимальном сочетании факторов самоочищения k равен пяти (
T
1/2
< 1 года), а при наименее благоприятном
– одному баллу (
T
1/2
> 20 лет). Это уравнение может быть использовано для оценки способности водотоков к
самоочищению при нефтяном загрязнении.
Рис. 1. Изменение состава нефтяного загрязнения с течением времени: а – донные отложения водотоков
бассейна Нижнего Дона: 1 – песчано-гравийные отложения, 2 – песок илистый, 3 – ил заболоченного ручья;
б – западное побережье Франции: 1 – тонкие пленки мазута на скалах зоны прилива, 2, 3 – корки мазута в
трещинах скал зоны прилива, 4 – песчано-илистый пляж; в – побережье Керченского пролива: 1 – крупные
скопления мазута, укрытые от воздействия прибоя; 2 – толстые корки мазута на блоках известняка; 3
– тонкие пленки на скальных блоках; 4 – мазутные агрегаты с примесью песка и растительных остатков
на песчаных пляжах. T – средние значения полупериодов трансформации (индекс соответствует номеру в
легенде).
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки России (Госконтракт
14.740.11.1045, гранты Президента РФ НШ-8030.2010.5, НШ-5658.2012.5, МК-4216.2010.5).
Литература
1. Gundlach E.R., Hayes M.O. Classification in terms of potential vulnerability to oil spill impact // Marine
Technology Society Journal. 1978. Vol. 12 (4). P. 18
‒
26.
2. Батоян В.В. Принципы районирования территории СССР по устойчивости поверхностных вод
к загрязнению при нефтедобыче // Ландшафтно-геохимическое районирование и охрана среды.
Вопросы географии. Сборник 120 / Под ред. М.А. Глазовской. М.: Мысль, 1983. С. 118
‒
130.
3. Fattal P. Pollution des cоtes par les hydrocarbures. Rennes: Presses Universitaires de Rennes, 2008. 395 p.
4. Федоров Ю.А., Страдомская А.Г., Кузнецов А.Н. Закономерности трансформации нефтяного
загрязнения в водотоках по данным многолетних наблюдений // Водные ресурсы. 2006. Т. 33. № 3. С.
327–337.
5. Кузнецов А.Н., Федоров Ю.А. Закономерности распределения и трансформации нефтяного
загрязнения в районе техногенной катастрофы в Керченском проливе // Известия Русского
географического общества. 2010. Т. 142. Вып. 2. C. 53–59.
УДК 631.4
БУФЕРНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ БАССЕЙНА ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА
О.В. Кузнецова, О.А. Ельчининова
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Горно-Алтайский филиал, Республика Алтай
e-mail: gafivep@mail.gorny.ru
Телецкое озеро и его притоки, особенно р. Чулышман (1-го порядка), р. Башкаус (2-го порядка)
и др. в настоящее время привлекают внимание многочисленных туристов. Бурное развитие туризма
усиливает воздействие человека на экосистемы бассейна Телецкого озера, важнейшим компонентом
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
186
которых являются почвы. Они требуют к себе внимательного и бережного отношения не только, как к
естественной базе для поселения людей, основе для создания рекреационных зон, но и природному
барьеру, сдерживающему поступление загрязняющих веществ в растения и сопредельные среды. В почве
пересекаются все по токи вещества и энергии, поступающие извне. Именно почвенный покров в конечном
итоге принимает на себя все давление коммунальных выбросов и отходов, выполняя важнейшую роль
буфера и детоксиканта. Поэтому буферность почв к различным токсичным веществам, среди которых
приоритетное место занимают тя желые металлы, служит важным показателем устойчивости экосистем
в целом.
Цель исследования – определение физико-химических свойств и изучение их влияния на буферность
по отношению к тяжелым металлам основных типов почв исследованной территории.
Почвенный покров бассейна Телецкого озера, расположенного в горах юга Западной Сибири,
представлен в основном почвами горно-лесного (горно-лесными серыми, горно-лесными бурыми) и степного
(каштановыми) поясов, по пологим берегам озера и долинам притоков, в условиях повышенного увлажнения
формируются интразональные почвы (аллювиальные луговые, аллювиальные лугово-болотные).
Физические и физико-химические свойства почвы определяли общепринятыми в почвоведении и
агрохимии методами, буферную способность – по шкале буферности почв по отношению к тяжелым металлам,
разработанной В.Б. Ильиным [1,2]
на базе данных об инактивирующем влиянии на тяжелые металлы свойств и
состава почвы, которое ранее было достаточно полно изучено Г.Я. Ринькисом [3], в специально поставленных
вегетационных опытах с сельскохозяйственными культурами, где в качестве субстрата использовался
отмытый кварцевый песок, при постепенном возрастании дозы раздельно вносимых гумуса, физической
глины, карбонатов, оксидов железа и алюминия или изменении рН.
Буферные свойства почв влияют на подвижность тяжелых металлов, их доступность растениям,
способность к миграции. Чем выше буферная способность почвы, тем большее количество элементов она в
состоянии переводить в малодоступные растениям и слабо мигрирующие соединения.
До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны,
их отрицательное влияние на нее и окружающую среду будет незначительным. Если создавшиеся условия
позволяют перейти токсикантам в почвенный раствор, появляется опасность загрязнения почв, возникает
вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека.
К факторам, способствующим удержанию ТМ почвой, относятся: обменная адсорбция на поверхности глин,
образование комплексных соединений с гумусом, поглощение гидратированными оксидами алюминия, железа,
марганца и т. д, а также формирование нерастворимых соединений, особенно в восстановительных условиях.
В мировой и отечественной науке имеются материалы по изучению буферности почв по отношению
к тяжелым металлам [1,2,4], дана оценка для Западной Сибири [1], Западного Забайкалья [5], Украинского
Полесья [6].
Так как почвы бассейна Телецкого озера относятся к слабокислым, близким к нейтральным и
слабощелочным, то имеет значение буферность к загрязнению их тяжелыми металлами, подвижными как в
кислой, так и щелоч ной среде.
Таблица 1
Буферная способность почв бассейна Телецкого озера по отношению к элементам, подвижным в
кислой среде
Примечание: в числителе – среднее значение показателя ± ошибка средней арифметической; в
знаменателе – количество баллов, полученных за счет долевого участия компонента почвы.
Таблица 2
Доля участия компонентов почвы, определяющих ее буферность по отношению к элементам,
подвижных в кислой среде, %
Тип почвы
рН
в
Гумус Физ.глина
R
2
O
3
Карбонаты
Горно-лесные серые 24,2
21,0
32,3
22,5
0
Горно-лесные бурые 23,1
24,6
30,8
21,5
0
Каштановые
40,5
13,5
13,5
14,9
17,6
Интразональные
22,7
22,7
22,7
31,9
0
Доклады Всероссийской научной конференции
187
Таблица 3
Буферная способность почв бассейна Телецкого озера по отношению к элементам, подвижных в
щелочной среде
Таблица 4
Доля участия компонентов почвы, определяющих ее буферность по отношению к элементам,
подвижных в щелочной среде, %
Тип почвы
рН
в
Гумус Физ.глина рН
в
R
2
O
3
Карбонаты
Горно-лесные серые 29,9
19,4
29,8
29,9 20,9
0
Горно-лесные бурые 28,6
22,8
28,8
28,6 20,0
0
Каштановые
9,1
18,2
18,2
9,1
20,0
34,6
Интразональные
42,4
16,9
16,9
42,4 23,8
0
Было установлено, что почвы горно-лесного пояса обладают повышенной степенью буферности по
отношению к элементам, подвижным как в кислой, так и щелочной среде (табл. 1,3), что обусловлено, в первую
очередь, высоким содержанием тонкодисперсных частиц. Доля участия физической глины в формировании
буферности почв достигает 1/3 (табл. 2,4) благодаря высокой адсорбционной способности глинистых
минералов.
Увеличение дисперсности приводит к увеличению количества поглощенных тяжелых металлов и
к усилению прочности их закрепления на поверхности высокодисперсных частиц.
По отношению к элементам, подвижным в кислой среде, доля участия остальных компонентов (гумуса,
рН и полуторных оксидов) примерно одинакова и колеблется в пределах от 21,0 до 24,2%. По отношению
к элементам, подвижным в щелочной среде, ведущая роль в формировании буферности принадлежит
слабокислой реакции среды почв горно-лесного пояса (28,6-29,9%), которая отчасти формируется за счет
гумуса - органического вещества почвы, образующегося в ходе разложения растительных и животных остатков
и продуктов их жизнедеятельности. Тяжелые металлы могут связываться с органическим материалом,
имеющим соответствующие анионы, образуя соли органических кислот, органические коллоидные системы,
комплексы и хелаты.
Для каштановых почв, характеризующихся слабощелочной реакцией среды и наличием карбонатов,
способных образовывать с тяжелыми металлами труднорастворимые соединения, повышенная степень
буферности по отношению к элементам, подвижным в кислой среде, привносится за счет реакции почвенного
раствора, и составляет 40,5 %. Степень буферности для элементов, подвижных в щелочной среде, в большей
степени определяется присутствием карбонатов (34,6%), а в меньшей – рН среды (9,1%).
Для интразональных почв, находящихся в условиях повышенного увлажнения, выявлена
большая доля участия полуторных оксидов (31,9%) в формировании степени буферности по отношению
к элементам, подвижным в кислой среде. Слабокислая реакция среды – один из основных компонентов при
формировании буферности для элементов подвижных в щелочной среде (42,4%).
Таким образом, почвы горно-лесного пояса (горно-лесные серые и бурые) исследованной территории
характеризуются повышенной степенью буферности, степного пояса (каштановые) – повышенной для
элементов, подвижных в кислой среде, и средней – для элементов подвижных в щелочной среде. Интразональные
почвы обладают средней буферной способностью по отношению к тяжелым металлам.
Литература
1. Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам. // Агрохимия. – 1995. – №
10. – С. 109-113.
2. Ильин В.Б. Буферные свойства почвы и допустимый уровень ее загрязнения тяжелыми металлами. //
Агрохимия, 1997. – № 11, С. 65-70.
3. Ринькис Г.Я. Оптимизация минерального питания растений. – Рига: Зинатне, 1972, 356 с.
4. Бушуев Н.Н. Взаимодействие тяжёлых металлов с различными компонентами почв // Мат.
Междунар. научно-практ. конференции «Роль природообустройства сельских территорий в
обеспечении устойчивого развития АПК» Часть I.– М.: МГУП, 2007, С. 16-22.
5. Убугунов В.Л., Сосорова Д.Б. Устойчивость почв г. Улан-Удэ к загрязнению тяжелыми металлами //
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
188
Вестник Бурятской ГСХА. Вып. 1. – Улан-Удэ, 2002. С. 116-118.
6. Проданчук Н.Г., Строй А.Н., Худайкулова О.А. и др. Изучение процесса образования подвижных
форм микроэлементов и прогнозирование безопасности продукции химическая технология и
биотехнология на рубеже тысячелетий» (11–16 сентября 2006 г., г. Томск), С. 124 –125.
УДК 550.42
ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА
Н.В. Кузьменкова (1), Т.А. Воробьева (2)
(1) Институт геохимии и аналитической химии им В.И.Вернадского РАН, Москва, e-mail: kouzmenkova@
mail.ru; (2) МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: tvorobyova@yandex.ru.
Изучение миграции и аккумуляции химических элементов на северо-западе Кольского полуострова
является актуальной задачей в связи с возможным влиянием ряда объектов, являющихся потенциальными
источниками загрязнения. К ним относится в частности судоремонтный завод (СРЗ) «Нерпа», который с 1992
г. специализируется на утилизации выведенных из состава ВМФ атомных подводных лодок (АПЛ). Описанные
в данной работе исследования охватывали территорию радиусом 50 км вокруг СРЗ, расположенного на
западном берегу Кольского залива, к северу от г. Мурманска, в тундровой природной зоне. Картографический
метод исследования является наиболее информативным способом представления данных об обстановке -
включающий визуализацию расположения точек измерения с их значениями, формирование представлений о
характере процесса загрязнения, о факторах и особенностях распространения загрязняющих веществ.
Потребность в информации о пространственном распределении радионуклидов и тяжелых металлов в
тундровых геосистемах северо-западной части Кольского полуострова определила необходимость организации
работ на локальном и региональном уровнях обобщения. В связи с этим было признано рациональным создание
серии карт, отражающих влияние различных факторов на перераспределение искусственных радионуклидов и
тяжелых металлов, попадающих на поверхность, их миграцию и концентрирование в ландшафтах.
Ландшафтно-геохимические карты – один из самых сложных видов тематических карт, что обусловлено
разнообразием природных факторов, влияющих на дифференциацию условий миграции в ландшафтах. В отличие
от «компонентного» тематического картографирования (почвенного, геологического, геоморфологического
и т.д.), давно и хорошо разработанного методологически, ландшафтно-геохимическое – относительно
молодое направление, а объект картографирования – сложная, многоярусная и многокомпонентная система
со свойственными ей вещественным составом, условиями и путями миграции, миграционными процессами.
Задача картографирования – показать ландшафты как единое целое [1].
Сопряженный анализ различных картографических источников и обработка собранной обширной
и многоплановой информации проводились на основе геоинформационных технологий. Такой подход
позволил провести сложный пространственный анализ распределения загрязняющих веществ,
синтезировать полученную информацию, совмещать различные картографические слои и атрибутивные
данные. Для осуществления такого исследования разработана и создана специализированная объектно-
ориентированная картографическая база данных о пространственной структуре, эколого-радиохимических
свойствах территории исследования.
Выделенные на основе анализа рельефа геохимические ландшафты были дифференцированы в
зависимости от физико-химических свойств почв, особенностей растительного покрова, условий естественного
увлажнения, уровня грунтовых вод, минералогического состава почв и подстилающих пород, наличия или
отсутствия техногенного воздействия. Каждый из этих факторов в той или иной степени влияет на направление
и скорость перераспределения радионуклидов и тяжелых металлов в ландшафте. Следовательно, в различных
элементарных ландшафтах ход миграционных процессов неодинаков.
Составление ландшафтно-геохимической карты масштаба 1:200 000 проводилось по классификации
Перельмана [2]. На карте выделяются следующие единицы: типы и семейства – соответствующие ландшафтным
зонам и подзонам с определенной интенсивностью биологического круговорота; классы – по особенностям
водной миграции в автономных почвах, которая обусловлена типоморфными элементами; роды – связанные
с условиями рельефа, определяющего интенсивность водообмена между автономными и подчиненными
ландшафтами, соотношение химических и механических форм миграции.
На карте масштаба 1:50 000 выделяются роды и виды геохимических ландшафтов. Роды различаются
по интенсивности водообмена, соот ношению между химической и механической денудацией. Виды по
особенностям почвообразующих пород. Для построения матрицы легенды карты использовались также
принципы классификации элементарных ландшафтов, предложенные М.А. Глазовской [3].
Легенда построена в табличной форме и состоит из двух частей. В первой части показаны ландшафтные
характеристики, во второй геохимические. На карте выделяются следующие группы элементарных
ландшафтов:
элювиальные,
элювиально-аккумулятивные,
трансэлювиальные,
трансэлювиально-
аккумулятивные, транссупераквальные и аккумулятивно-супераквальные. Они дифференцированы по
особенностям почвенного и растительного покрова. По составу почвообразующих пород на карте выделяются
четыре вида ландшафта: на изверженных и метаморфических породах, на моренных отложениях, на озерных
ледниковых отложениях и отдельно выделяются ландшафты на морских отложениях, приуроченные к пойме
реки Сайда на северо-западе территории исследования. В легенде показаны растительные ассоциации, типы
и подтипы почв, геохимические ландшафты, формы рельефа, подстилающие породы, условия миграции и
Доклады Всероссийской научной конференции
189
концентрации химических элементов.
На основе анализа ландшафтов района влияния СРЗ «Нерпа», выделенных по условиям рельефа, можно
сделать следующие выводы: значительную часть территории – около 40%, занимают трансаккумулятивные
ландшафты; супераквальные занимают примерно 30%; субаквальные – 20%; наименьшую площадь занимают
автономные и трансэлювиальные ландшафты – примерно 10% территории. Это говорит о том, что на
территории исследования преобладают больше процессы аккумуляции, чем миграции элементов.
Автономные ландшафты занимают господствующее положение на средних высотах (200 м над уровнем
моря). На данных ландшафтах под скалистой, безлесой тундрой с пятнами воронично-мохово-лишайниковых
ассоциаций сформировались подбуры, подбуры глеевые и торфяно-подбуры глеевые на изверженных и
метаморфических почвообразующих породах и моренных отложениях. Они характеризуются окислительной
обстановкой, кислыми условиями, промывным типом водного режима. На данных ландшафтах выделяются
сорбционный латеральный и щелочной радиальный геохимические барьеры.
Подчиненные ландшафты представлены трансэллювиальными, трансэллювиально-аккумулятивными,
трансэллювиально-супераквальными и аккумулятивно-супераквальными. На них сформировался довольно
пестрый спектр почв от подбуров глеевых до торфяно-эутрофных. Среди подчиненных геохимических
ландшафтов выделяются трансэллювиально-аккумулятивные, занимающие наибольшую площадь на
территории исследования. К ним приурочены подзолы, подзолы глеевые и глееземы, сформировавшиеся под
травяно-березово-вороничными ассоциациями. Ландшафты отличаются окислительно-восстановительной
обстановкой с кислыми и слабокислыми почвами, промывным с периодическим увлажнением режимом.
На данных элементарных ландшафтах выделяются механический и глеевый латеральные и сорбционный и
кислый радиальные барьеры.
Геоэкологическая оценка территории проводить по концентрациям верхнего горизонта почв автономных
ландшафтов, как наиболее надежных индикаторах аэротехногенного загрязнения.
Составленная серия разномасштабных эколого-геохимических карт на локальном и региональном уровнях
исследования, позволяет выявить особенности распределения тяжелых металлов и искусственных радионуклидов
на исследуемой территории, определить степень воздействия СРЗ «Нерпа» на компоненты окружающей среды и
оценить экологическое состояние почв.
Литература
1. Касимов Н.С., Гаврилова И.П., Герасимова М.И., Богданова М.Д. Новая ландшафтно-геохимическая
карта России // вестник Московского университета серия гография. 2009 №1, С. 35-41
2. Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта: учебное пособие. Изд 3-е, перераб. и дополн.,
М.: Астрея-2000, 1999, 768 с.
3. Глазовская М. А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных
ландшафтов. – Смоленск: Ойкумена, 2002, 288 с.
УДК 582.4/9:553.3/4 (470.57)
ЛЕСНАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ОТВАЛОВ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
НА ЮЖНОМ УРАЛЕ: СОСТОЯНИЕ НАСАЖДЕНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА
ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
А.Ю. Кулагин
Институт биологии Уфимского научного центра РАН, Уфа, e-mail: coolagin@list.ru
Нарушение целостности ландшафтно-природных комплексов и состояния окружающей среды при
разработке месторождений полезных ископаемых представляет проблему регионального и государственного
масштаба [1, 2]. Снижение негативного воздействия на окружающую среду достигается при проведении
мероприятий по рекультивации техногенных ландшафтов [3, 4]. В условиях Южного Урала в 1982-1986
гг. проведена лесная рекультивация отвалов медно-колчеданного месторождения [5]. В данной работе
рассматриваются некоторые результаты 25-летнего временного интервала лесной рекультивации отвалов.
Фактический материал получен в период 1982-2011 гг. Объектом исследований являются насаждения
сосны обыкновенной (
Pinus sylvestris
L
.) и березы повислой (
Betula pendula
Roth
), произрастающие на
промышленных отвалах. Точки отбора проб приурочены к отвалам месторождения полиметаллических руд
Учалинского горно-обогатительного комбината (УГОК). Отбор и анализ проб почвогрунтов, почв и растений в
течение вегетационного периода (июнь, июль, август), а также обработку фактических материалов проводили
с использованием стандартных полевых, аналитических и статистических методов.
На отвалах УГОК насаждения сосны и березы, по индексу ОЖС [6] относятся к категории «здоровые»
(89,4 % и 99,3 % соответственно).
Сравнение данных по содержанию валовых форм Cu и
Zn
в почвогрунтах под сосновыми насаждениями
с ПДК показало, что в грунтах наблюдается превышение норм (табл. 1).
Содержание металлов в почвах под сосновыми насаждениями условного контроля находится в пределах
допустимых значений. По содержанию подвижных форм Cu отмечается превышение в 1,4 ПДК. По отношению
к подвижным формам
Zn
исследуемые почвенные образцы относятся к категории «не загрязненный».
Содержание валовых и подвижных форм Pb и Cd в горизонте 0-20 см в почвогрунтах сосновых насаждений
находится в пределах ПДК.