ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5843
Скачиваний: 9
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
280
которое локализуется в долине между Боковым и Скалистым хребтами (Садоно-Унальская котловина), в
бассейне р. Ардон и ее притоков (р.р. Уналдон, Майрамдон). Полютанты, связанные с хвостохранилищем,
переходят в подвижные формы и депонируются в различные среды посредством ветрового пыления, а также
прямого стока в гидросеть.
Садоно-Унальская котловина образовалась в следствие развития регрессивной эрозии рек в
области распространения среднеюрских песчано-сланцевых толщ. Здесь преобладает эрозионно-
аккумулятивный рельеф. Территория характеризуется средне-высокогорным рельефом с перепадами
высот от 900 до 3000 м над уровнем моря. Скалистый хребет сложен, в основном, верхнеюрскими и
нижнемеловыми известняками и доломитами, Боковой – нижнеюрскими сланцами и докембрийскими
гранитами.
Рассматриваемое хвостохранилище расположено близ селения Нижний Унал в левом борту долины
реки Ардон. Слева, по течению реки, оно ограничено выровненным скалистым склоном и Транскавказкой
автомагистралью, справа – ограждающей бетонной дамбой длиной около километра. По гребню дамбы
проложен пульпопровод с ответвлением трубопроводов для слива пульпы. Ложе хвостохранилища сложено
галечниками р. Ардон. В чаше хвостохранилища устроено водосборное сооружение шахтного типа с
отводящим трубопроводом, по которому осуществляется прямой сток в р. Ардон осветленной части пульпы,
поступившей в хвостохранилище [1].
Унальское хвостохранилище действует с 1984 г. В настоящий момент с учетом занимаемой площади
(17,5 га и измеренных мощностей 12-15 м) емкость его превышает 2,2 млн. куб. м. Значительная часть
открытой поверхности (от 40 до 60 % в различное время года) постоянно покрыта водой. Выходы относительно
сухих разностей хвостов простираются на северо-восток
узкой (45-100 м) полосой вдоль плотины, подпирающей
хранилище с востока.
Минеральный
состав
сухих
хвостов
обогащения коррелирует с усредненным составом руд
полиметаллических месторождений Садонского рудного
района. Хвосты в основном состоят из кварца, сульфидов
(пирит, пирротин, сфалерит, галенит), полевых шпатов,
карбонатов (кальцит, анкерит, сидерит, смитсонит,
церуссит), слюд (биотит, мусковит, серицит) и хлорита.
Подчиненное значение имеют арсенопирит, халькопирит,
халькозин, боронит, самородные элементы (
Ag
, Au,
Bi
, As,
S
), англезит, ильменит, гидроокислы железа, амфиболы,
эпидот, апатит, циркон, сфен, анатаз (рутил), магнетит [2].
Образцы почв и материала хвостохранилища были
отобраны в сентябре 2011 г. Первый профиль опробования
почв (Пр-1), рассмотренный в данной работе, расположен
в 400 метрах к юго-востоку от хвостохранилища между
правыми притоками р. Ардон: р. Уналдон и р. Майрамдон.
Общая протяженность составляет 350 м, точки отбора
зафиксированы на расстоянии 5-20 м друг от друга. Отбор
производился методом конверта в верхних почвенных
горизонтах на глубине 10-20 см от поверхности. Материал
хвостохранилища отбирался в сухой части хвостов по
профилю Пр-3 вдоль дамбы (~700 м). Отбор производился через каждые 50 м с глубины 20-30 см от поверхности
вплоть до зоны «топких песков», разделяющей затопленные и высохшие ареалы материала хвостохранилища.
Средний вес всех исходных проб составил ~2 кг, далее материал просеивался и высушивался на воздухе. Карта
фактического материала представлена на рис. 1 .
Анализ химического состава проб (37 образцов) выполнен (аналитик Якушев А.И., ИГЕМ РАН)
методом рентгено-флюоресцентной спектрометрии (РФА) на спектрометре последовательного действия
PW
-2400 производства компании Philips
Analytical
B
.V. (Нидерланды). Подготовка препаратов для анализа
микроэлементов выполнена путем прессования 1 грамма порошка пробы с полистиролом под давлением 5
т/см
2
. Получены количественные данные по содержанию 11-ти оксидов макроэлементов (Na
2
O, MgO, Al
2
O
3
,
SiO
2
, K
2
O, CaO, TiO
2
, MnO, Fe
2
O
3
, P
2
O
5
, S) и 15-ти микроэлементов (Cr, V, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Zr, Ba, Pb,
As, Cl, Mo, Se). Усредненные концентрации перечисленных веществ в 24-х пробах почв представлены на рис.
2, где также отражены средние содержания в 13 пробах сухих хвостов. Концентрации селена и молибдена не
приводятся, так как их содержания составляют <10ppm (ниже предела обнаружения).
В первом приближении динамика загрязнения почв по свинцу и цинку за 1989-2011 гг. по профилю
Пр-1 показана на рис. 3. Данные о среднем содержании загрязняющих элементов (1989, 1993 гг.) приведены в
работе [1] (на рисунке показано среднее значение по верхней и нижней аномалии).
Установлено, что среднее содержание в пробах свинца увеличилось к 2011 г. ~ в 5 раз по сравнению с
1989 г. Оно превышает фоновое значение в 46 раз, ПДК
п
– в 63 раза. Среднее содержание цинка увеличилось
в 2,4 раза, что в 21 раз выше фона и в 50 раз превышает ПДК
п
. Также выявлено превышение ПДК
п
для меди в
6 раз и мышьяку в 60 раз.
Рис
.1
Район
исследования
.
Показано
положение
хвостохранилища
(
серое
)
и
профили
опробования
почв
.
Доклады Всероссийской научной конференции
281
Рис.2 Валовые содержания элементов в почве и хвоста
Рис. 3 Динамика накопления свинца и цинка в почвах
Выводы:
1. Полученные данные свидетельствуют об исключительной опасности хвостохранилища для
окружающей среды. Предварительные исследования химического состава почв в непосредственной близости
от исследуемого объекта показывают значительное превышение ПДК по четырем элементам (свинец,
цинк, мышьяк, медь), что подтверждает необходимость проведения дальнейших исследований миграции
техногенных веществ.
2. Миграция ванадия, кобальта, никеля, рубидия и стронция в почвах района исследования, вероятнее
всего, не связана с Унальским хвостохранилищем ввиду гораздо меньшего содержания этих элементов в
хвостах по сравнению с полученными данными о составе почв в районе исследования.
3. Десятикратное увеличение содержания свинца в почвах в течение двадцати лет, а также изменение
соотношения концентраций свинца и цинка подтверждают предположение о том, что в загрязнение данной
территории значительный вклад вносит ветровая эрозия материала хвостохранилища.
Литература
1. Матвеев А.А., Пряничникова Е.В., Шестакова Т.В., Семенов Ю.Н. Геохимическая оценка Унальского
хвостохранилища Садонского свинцово-цинкового комбината (Северная Осетия-Алания) на
окружающую среду // Известия РАЕН. Секция наук о Земле. 2004. № 13. С. 136-147
2. Паньшин А.М., Евдокимов С.И., Солоденко А.Б., Дзайнуков А.Б. Утилизация отходов горно-
металлургических предприятий. Владикавказ: Изд-во «Мавр», 2009. 196 с.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
282
УДК 631.47
РАДИАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ГЕОСИСТЕМАХ ПРИБАЙКАЛЬЯ
Л.Н. Семенова (1), Ю.М. Семенов (1), В.А. Снытко (2)
(1) Институт географии имени В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск, e-mail: semenov@irigs.irk.ru;
(2) Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, e-mail: vsnytko@yandex.ru
Согласно М.А. Глазовской [1], ландшафтно-геохимические процессы – это совокупность взаимосвязанных
биогеохимических, физико-химических, физических явлений, в результате совместного действия которых в
ландшафтной сфере происходит постоянное возобновление живого вещества, трансформация органических,
органоминеральных и минеральных соединений, сопровождающиеся пространственной дифференциацией
химических элементов, а главными факторами, определяющими основные направления ландшафтно-
геохимических процессов, являются вода и живое вещество.
На основе многолетнего изучения ландшафтно-геохимических свойств и процессов было установлено,
что соотношение радиальной и латеральной неоднородности распределения химических элементов в основных
типах ландшафтно-геохимических систем (ЛГС), доминирующих в горном обрамления Байкала, отражает
региональные и локальные особенности дифференциации вещества, обусловленные местоположением,
различиями в составе коренных пород, процессами латеральной и радиальной миграции, причем различным
типам геохимических сопряжений свойственны определенные наборы элементарных геосистем [2].
Дальнейшие ландшафтно-геохимические исследования в бассейне озера Байкал показали, что разнообразие
геосистем, отражающееся в радиальной дифференциации химических элементов, обусловлено спецификой
миграционных процессов в почвах, а миграционная способность тяжелых металлов в почвах может служить
индикатором чувствительности ЛГС и геосистем в целом [3].
Вместе с тем, наряду с большим объемом данных по дифференциации вещества, материалов по их
миграции, полученных непосредственно в природных условиях, в регионе практически нет. Поэтому нами
было предпринято определение содержаний валовых и подвижных (кислото- и водорастворимых) форм ряда
химических элементов – С, N, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ba, Sr, Cr, Со, Cu, Pb - с целью оценки их миграционной
способности в формировании радиальной дифференциации в почвах, а для учета масштабов радиальной
миграции вещества использовались лизиметрические хроматографические колонки (сорбционные лизиметры)
И.С. Кауричева – Е.М. Ноздруновой [4, 5].
Наши предыдущие лизиметрические исследования радиальной миграции вещества в почвах юга
Средней Сибири показали значительную вариабельность масштабов радиальной миграции вещества,
определяемую зональными, секторными, высотно-поясными условиями формирования почв и локальными
ландшафтно-геохимическими особенностями [6]. Наибольшие значения показателей нисходящей миграции
вещества отмечаются в почвах геосистем на территориях с достаточно высоким количеством атмосферных
осадков и промывным водным режимом. Максимум значений восходящей миграции характерен для почв
или недостаточно увлажненных (с выпотным водным режимом) или испытывающих влияние грунтовых
вод супераквальных ЛГС. Количество мигрирующего вещества в элювиальных и трансэлювиальных
местоположениях значительно ниже, чем в аккумулятивных и трансаккумулятивных. Различия в показателях
миграции отдельных веществ определяются общим содержанием того или иного химического элемента,
формой его нахождения в конкретных почвах и проявлениями элементарных почвообразовательных процессов,
то есть условиями функционирования ЛГС.
Величины среднегодового радиального выноса химических элементов из генетических
горизонтов почв ЛГС отдельных районов Прибайкалья (северный макросклон хребта Хамар-Дабан
и урочище Куркут в Приольхонье), полученные в последние годы в результате анализов сорбента из
лизиметрических колонок, поставленных на соответствующих глубинах под горизонтами, представлены
в табл. 1.
Таблица 1
Среднегодовой радиальный вынос химических элементов, г/м2
Горизонт /
глубина (см)
С
N
Fe
Ca
Mg
K
Na
Ba
Sr
Cr
Со
Cu
Pb
Хамар-Дабан
6. Дерновая лесная литогенная на элювии гнейсов
Аd / 4
2,54 2,15 0,32
-
-
-
-
-
-
0,004
-
0,006 0,007
C / 30
1,73 1,82 0,27
-
-
-
-
-
-
0,001 0,002 0,002 0,001
7. Дерновая лесная слабооподзоленная на элюво-делювии гнейсов
Ad / 5
2,24 2,39 0,36
-
-
-
-
-
-
0,004 0,003 0,004 0,001
А2В / 9
2,26 2,36 0,32
-
-
-
-
-
-
0,002 0,003 0,005 0,004
B / 15
1,02 2,08 0,14
-
-
-
-
-
-
-
-
0,001
-
8. Дерновая лесная оподзоленная на делювии пегматоидных гранитов
Ad / 4
3,38 0,62 0,09
-
-
-
-
-
-
0,009
-
-
0,011
А2 / 9
1,40 2,45 0,13
-
-
-
-
-
-
0,003 0,003 0,001 0.001
B / 20
1,09 2,14 0,17
-
-
-
-
-
-
0,002 0,001
-
0,002
Доклады Всероссийской научной конференции
283
Приольхонье
2. Дерновая степная бескарбонатная на элювии гангстингситовых амфиболитов
Ad / 2
2,82 2,16 1,39 1,32 0,97 0,12
-
0,22
-
-
-
-
-
5. Дерновая степная бескарбонатная на делювии гангстингситовых амфиболитов
Ad / 12
1,45 0,54 1,83 0,80 0,38 0,22 4,82 0,12
-
-
-
-
-
В / 36
1,37 0,72 1,14 1,19 1,36 0,08 1,83 0,07
-
-
-
-
-
6. Горно-степная каштановидная на делювии гангстингситовых амфиболитов
Ad / 8
0,43 0,54 0,09 1,04 0,86
-
2,41 0,31
-
-
-
-
-
АВ / 31
1,80 0,90 0,27 0,82 0,37 0,08
-
0,02 0,004
-
-
-
-
7. Горно-степная черноземовидная на делювии кальцитовых мраморов
Ad / 2
1,60 0,72 0,14 1,39 0,13 0,26
-
0,02 0,004
-
-
-
-
Аca/ 14
1,88 0,72 0,13 1,23 0,36 0,46
-
0,02 0,004
-
-
-
-
АВca / 27
2,24 1,26 0,17 0,75 0,21 0,22 3,62 0,03 0,006
-
-
-
-
Из данной таблицы видно, что для тех или иных ЛГС характерны контрастные спектры наиболее
активно мигрирующих (K и Sr – в почвах на мраморах) или, наоборот, практически не мигрирующих (Ca,
Mg, K, Na, Ba, Sr - в тайге, Cr, Со, Cu, Pb - в степи) химических элементов (данные по выносу некоторых
элементов не показаны из-за отсутствия его резких различий). Поэтому их миграционная способность
может использоваться в качестве критериев условий ландшафтообразования и чувствительности к внешним
воздействиям, при этом выбор конкретных индикативных показателей (элементов или их ассоциаций) зависит
от региональной и местной специфики миграционных процессов в почвах.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. 328 с.
2. Снытко В.А., Семенов Ю.М., Семенова Л.Н., Данько Л.В. Геохимия ландшафтов бассейна озера
Байкал // География и природ. ресурсы. 2007. № 3. С. 191-197.
3. Семенова Л.Н., Семенов Ю.М. Миграционная способность тяжелых металлов в почвах как
индикатор чувствительности геосистем // География и природ. ресурсы. 2010. № 2. С. 26-33.
4. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Учет миграции некоторых соединений в почвах с помощью
лизиметрических хроматографических колонок // Почвоведение. 1960. № 12. С. 30-35.
5. Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А. Теория и практика метода сорбционных лизиметров в
экологических исследованиях. М.: Изд-во МСХА, 1996. 144 с.
6. Семенов Ю.М., Данько Л.В., Семенова Л.Н., Палкин О.Ю., Семенов М.Ю. Лизиметрическая
диагностика развития геосистем // География и природ. ресурсы. 2002. № 3. С. 110-120.
УДК 631.48
ВЫВЕТРИВАНИЕ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ПЕЩЕР И
ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
А.А.Семиколенных
Факультет почвоведения МГУ им. В.М.Ломоносова, Москва, e-mail: aasemik@list.ru
К настоящему времени описан ряд специфических подземных экосистем в пещерах и горных
выработках. В зависимости от типа организмов низшего трофического уровня эти экосистемы можно
разделить на следующие: 1) сапротрофный тип
I
(потребление органического вещества с поверхности или
привнесенного человеком); 2) сапротрофный тип
II
(потребление органического вещества горных пород
или газообразных углеводородов глубинного происхождения); 3) автохемолитотрофный тип (ассимиляция
углекислоты воздуха при окислении соединении серы, железа, марганца, водорода); 4) автофотолитотрофный
(представленный водорослями, цианобактериями и мхами, формирующийся в искусственно освещенных
пещерах под лампами или в привходовых зонах со слабым рассеянным светом). Возможны также смешанные
типы из вышеуказанных.
По способу связи с поверхностью подземные местообитания могут быть также классифицированы
как: 1) активно связанные (развивающиеся карстовые системы, как правило, периодически или постоянно
обводненные, или с интенсивным инфильтрационным питанием); 2) слабо связанные (как правило, глубинные
полости, сформированные в иные климатические эпохи или гипогенной природы, вмещающие экосистемы
сапротрофного и автохемолитотрофного типов, где эндогенные потоки вещества и энергии преобладают); 3)
фоссилизированные (местообитания, не имеющие значительных современных потоков вещества и энергии,
вмещают реликтовые экосистемы - стабильные или медленно деградирующие).
Микробные сообщества пещер могут быть как простыми, так и сложными и обладают рядом специфических
черт. Как правило, для микроорганизмов характерны высокие показатели обилия при низкой встречаемости,
это обозначает присутствие монодоминантных сообществ, полностью оккупирующих выбранный субстрат. В
целом для сообществ характерна низкая межвидовая конкуренция и ненасыщенность видами. Антропогенное
воздействие еще усиливает эту особенность. В часто посещаемых пещерах возрастает общая биомасса и
численность микроорганизмов (преимущественно мезофильных) на фоне снижении биоразнообразия [1, 2].
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
284
Зоны контакта и взаимодействия организмов и минерального субстрата, исследованные на стенах
пещер, функционально выполняют роль почв на дневной поверхности, осуществляя регуляторную,
структурную и биоаккумулятивную функции в подобных экосистемах. Они обладают твердофазным каркасом
и имеют систему генетических горизонтов субпараллельных фронту действующих факторов при мощности от
нескольких микро- и миллиметров до 5 сантиметров. Это позволяет рассматривать их не только функционально,
но и структурно в качестве биокосных природных почвоподобных тел, имеющих инситный вертикально-
анизотропный профиль. При этом разрушение исходных минералов сопровождается их трансформацией и
новообразованием иных минеральных форм, которые могут быть специфичными именно для подземного
(замкнутого) пространства, например, так называемое «лунное» или «каменное» молоко.
Предполагается, что подходы и методы генетического почвоведения могут быть наиболее эффективны в
изучении состава, организации, генезиса и функционирования почвоподобных тел как компонентов экосистем
карстовых пещер. Оценка функциональной роли почвоподобных тел пещер, позволяет разработать подходы
к изучению и оценке продуктивности малых условно изолированных автохемолитотрофных экосистем, в том
числе при поиске жизни в подповерхностной среде других планет солнечной системы.
В ранних публикациях посвященных исследованию пещеры Лечугия (США) для наименования
почвоподобных тел пещер использовался термин «corrosion residue
»
[3], при этом отмечалось, что «..остаточный
порошкообразный материал, обнаруживаемый в пещере, оказывается нетронутым продуктом микробиальных
процессов, участвующих в почвообразовании на поверхности известняковых и доломитовых пород» (перевод).
Позднее нами был употреблен термин «
cave
soil» [4] или «почвоподобные тела пещер» [5] при описании
процессов в пещерах хребта Кугитангтау (Туркменистан). В поздних публикациях американские авторы уже
уверенно используют термин «спелеопочвы» - «Speleosol:
a
subterranean soil» [6].
Литература
1. Семиколенных А.А., Иванова А.Е., Добровольская Т.Г. Микробные сообщества гипсовых пещер и
почв карстовых ландшафтов Архангельской области. Почвоведение, 2004. №2, стр. 224-232.
2. Ivanova A.E., Semikolennykh A.A. Microfungi in some caves of Sweden: Lummelunda Cave (Gotland
island), Icekrystall and Hopplet caves (Vadve upland). Abstract book of Int. Conf. “Northern karst systems
in our changing environment”, 5-10 September 2011, Golubino-Pinega. Printed by OOO “FED+”, Moscow.
Pages 45-49.
3. Cunningham K.I., Northup D.E., Pollastro W.G., Wright W.G., LaRock E.J. Bacteria, fungi and biokarst in
Lechugilla Cave, Carlsbad Caverns National Park, New Mexico. Environmental Geology, #25. 1995. Pages 2-8.
4. Maltsev A., Korshunov V., Semikolennykh A
.
Cave chemolithotrophic soils. Proc. of 12
th
Int. Cong. of
Speleology. - La Chaux-de-Fonds, Switzerland, 10-17.08.1997. Vol.1, p.29-32.
5. Семиколенных А.А., Таргульян В.О. Почвоподобные тела автохемолитотрофных экосистем пещер
хребта Кугитангтау (Восточный Туркменистан. Почвоведение. 2010, №6. Стр. 658-672
6. Spilde M., Kooser A., Boston P., Northup D., Speleosol: a subterranean soil. Proc. of 15
th
Int. Congress of
Speleology, Vol.1, pp. 338-344, 2009
УДК 550.47
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ
ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
М.Ш. Сибгатуллина, Д.В.Иванов
ГБУ Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан, Казань,
e-mail: sibmad@list.ru
Основным интегральным показателем устойчивости почв к различного рода химическим воздействиям
является ее эколого-геохимическое состояние, обеспечивающее нормальное функционирование присущих
данной биогеоценотической системе совокупностей живых организмов [1]. Почва и растительный покров
– это тесно взаимосвязанные блоки единой биогеоценотической системы, в которой изменение состояния
одного компонента приводит к изменению другого. В связи с этим целью настоящей работы было изучение
биогеохимических особенностей травянистой растительности Волжско-Камского заповедника.
Для реализации поставленной цели в июле 2009 г. были отобраны 35 проб растений и 35 проб почвы в
лесных фитоценозах Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ).
Дерново-подзолистые почвы ВКГПБЗ сформированы двумя типами почвообразующих отложений – эоловыми
и аллювиально-делювиальными. Материалом для работы послужили 10 наиболее распространенных
видов растений травянисто-кустарничкового яруса - пролесник многолетний, сныть обыкновенная, осока
волосистая, копытень европейский, щитовник мужской, черника, ландыш майский, орляк обыкновенный,
костяника, кочедыжник женский. В почве анализировали содержание подвижных форм микроэлементов, как
наиболее доступных для поглощения растениями, извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором
с рН 4.8. Содержание Mn, Fe, Zn, Cu, Co, Cr, Ni, Cd, Pb в исследованных образцах определяли атомно-
абсорбционным методом на спектрофотометре AAnalyst фирмы Perkin Elmer. Статистическую обработку
данных проводили с использованием пакета Statistica 6. В качестве критерия сравнения средних между двумя
группами сравниваемых показателей использовали критерий Манна-Уитни.
По содержанию подвижных форм в почве микроэлементы были расположены в следующий ряд:
Mn(122) >Fe(58) > Cr(4.6) ≥ Zn(4.2) > Pb(1.7) > Ni(0.6) ≥ Cu(0.5) > Cd(0.1). По степени доступности (процент