ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5487
Скачиваний: 9
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
30
аномалий значительно выше, чем на фоне (1-2%), она достигает 12-45% на участке свежего загрязнения и
снижается до 3-12% на старом. Торф, загрязненный шламами, отличаются повышенным варьированием
содержания многих химических элементов по сравнению с фоном.
В начале активного загрязнения шламами среднее содержание калия в торфе возросло более чем в 80
раз, кальция – в 40 раз, серы – в 20 раз. Со временем за счет снижения зольности торфа на площади старых
аномалий среднее содержание К снизилось в 17 раз, Са и
S
– в 4 раза, хотя все же превышает фоновый уровень:
калия и серы – в 5 раз, кальция в 14 раз.
Торф на новой аномалии по сравнению с фоном обогащен легким галогеном Cl в 7600 раз, а после
рассоления на старой аномалии – в 110 раз. При этом с течением времени изменяется характер остаточного
засоления: из хлоридного оно превращается в хлоридно-сульфатное. Это видно из величин отношения
Cl/
S
в золе торфа. На территории новой аномалии это отношение составляет в среднем ~15. Напротив, на
территории старых аномалий это отношение снизилось до 1. Несмотря на резкое снижение содержания Cl в
золе, концентрация более тяжелых галогенов:
Br
и
I
, наоборот возросла по сравнению со свежей аномалией.
В результате отношение Cl:
Br
в районе старых аномалий снизилось в среднем до 21, тогда как в районе новой
аномалии оно достигало 560. Еще контрастнее изменилось отношение Cl:
I
. В районе старых аномалий оно
стало в среднем – 38, а на новой аномалии – 4400. Это говорит о закреплении в торфе
Br
и особенно
I
, но не
Cl. В торфе на территории старых амбаров в десятки раз возросло содержание тяжелых щелочноземельных
металлов
Sr
и
Ba
по сравнению с фоном и примерно вдвое по сравнению с новой аномалией. В среднем
фоновое содержание тяжелых металлов в торфе на участке свежего загрязнения превышено
Zn
в 30 раз,
Mn
– в 40 раз, Ni – в 110 раз, а лантанидами
La
и Ce – в 70 раз. Со временем загрязненность торфа тяжелыми
металлами снижается, хотя и заметно превышает фоновый уровень.
Таким образом, новообразованные геохимические аномалии в гидроморфных условиях отличаются
неустойчивостью. После прекращения эксплуатации амбаров торф постепенно рассоляется: теряется Cl и
K
по сравнению с новой аномалией. Но усиливается загрязненность торфа тяжелыми щелочноземельными
металлами
Sr
и
Ba
.
Сравнение содержания с фоном в золе или в торфе в целом позволяет разбить все химические элементы
на две группы. К первой группе относятся элементы, содержание которых в золе не выше фонового, а
загрязнение ими обусловлено только высокой зольностью торфяных почв вблизи амбаров. Вероятно, торф
обогащен этими элементами только в результате химического загрязнения. Ко второй группе относятся те
элементы, содержание которых в золе заметно превышает фоновое. Для них можно предположить, кроме
химического, также и биохимический механизм обогащения торфа за счет накопления этих элементов
растениями-торфообразователями.
Таблица 1
Группы химических элементов, накапливающихся только в торфе, или в золе и торфе
Элементы, накапливающиеся в торфе
(участвуют в химическом загрязнении)
Элементы, накапливающиеся, как в
золе, так и в торфе (участвуют в химическом и
биохимическом загрязнении)
Новая аномалия
Na, Mg, P, S, Mn, Cr, Cu, Zn, Zr, Pb, Y
K, Ca, Fe, Cl, Br, I, Sr, Ba, Ni, La, Ce
Старые аномалии
Na, Mg, K, S, Cr, Zr, Pb, Y
P, Ca, Fe, Cl, Br, I, Sr, Ba, Ni, Mn, Cu, Zn,
La, Ce
Независимо от возраста загрязнения в первую группу элементов, участвующих только в химическом
загрязнении, входят: Na,
Mg
,
S
, а также ряд тяжелых металлов, известных своей токсичностью: Cr, Pb. Во
вторую группу элементов, участвующих в биохимическом накоплении, входит явный биофил Са и элементы,
способные к накоплению растительностью: Fe,
Sr
,
Ba
, а также лантаниды
La
и Се, применяемые в качестве
микроудобрений.
Со временем, по мере самовосстановления загрязненной почвы, состав элементов обеих групп
изменился. Число элементов, участвующих в биохимическом обогащении возросло, за счет сокращения
тех элементов первой группы, которые на начальном этапе загрязнения не участвовали в биохимическом
накоплении. Если на площади новой аномалии было 11 элементов, накапливающихся растениями-
торфообразователями, то после самовосстановления растительности на участках старых аномалий, их стало
уже 14. После самовосстановления растительности на торфяной почве повысилась биофильность Р,
Mn
, Cu
и
Zn
.
Доклады Всероссийской научной конференции
31
УДК 631.42
О НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ФОРМИРОВАНИЯ
ОРГАНОПРОФИЛЕЙ
М.М. Акишина, Л.Г. Богатырев, М.С. Малинина
МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, e-mail: voronmari6@gmail.com
Детритогенез, как один из важнейших процессов, связанный с накоплением и преобразованием
соединений углерода в ландшафте, терминологически был сформулирован выдающимся геохимиком и
географом М.А. Глазовской [1], которая неоднократно обращалась к этой проблеме – от первых работ по
Тянь-Шаню – до современных работ в области поведения углерода в процессе педолитогенеза [2]. Настоящая
работа посвящена морфогенетическому анализу строения органопрофилей в пределах севера Русской равнины
и некоторых районов Дальнего Востока. Сравнительный анализ морфологического строения органопрофилей,
проведенный на основе использования разработанной классификации подстилок [3,4], предусматривающей
выделение на типовом уровне деструктивных, ферментативных, гумифицированных, перегнойных,
торфянистых и торфяных подстилок показал, что в пределах Европейского Севера основные географические
закономерности сводятся к увеличению от тундровых к таежным экосистемам доли гумифицированных
подстилок. При подстилании почв карбонатами в пределах Архангельской области (Плесецкая и Каргопольская
сушь), существенно изменяющими водно-воздушный режим в условиях среднетаежных ландшафтов,
возрастает роль ферментативных и деструктивных подстилок, основной ареал которых в большей степени
тяготеет к южнотаежным ландшафтам. Кроме того, с севера на юг изменяется положение элементарных
ландшафтов в системе сопряженных геохимических ландшафтов, которые могут характеризоваться как
наиболее благоприятные с точки зрения накопления углерода. Оказалось, что если в тундровых экосистемах
(южная тундра) наиболее благоприятные условия складываются на слабодренированных территориях и даже
увлажненных, но обеспеченных в большей степени теплом в летний период, транзитно-аккумулятивных
ландшафтах, то в северной тайге они обнаруживаются на склонах с характерным проточным увлажнением.
Как правило, в том и другом случае это совпадает с ростом в этих ландшафтах общих запасов органического
вещества в надземной фитомассе и повышении бонитета леса. В пределах южной тайги благоприятные
условия для накопления углерода обычно формируются в условиях хорошо дренированных водораздельных
пространств. Но уже в широколиственных лесах центры потенциального накопления углерода смещаются
к склоновым ландшафтам, для которых характерно более близкое залегание почвенно-грунтовых вод.
Например, хорошо известна подобная ситуация, неоднократно описанная для Тульских засек, с их серыми
лесными глеевыми почвами, ранее называвшиеся темно-серые лесные почвы грунтового увлажнения. В
степных ландшафтах, формирующихся вне зоны яркого проявления элементов засоления, центры накопления
углерода смещаются в аккумулятивные ландшафты с хорошо известными почвами лугового ряда, например,
каштаново-луговыми или черноземно-луговыми почвами. Таким образом, вполне можно говорить об
определенных географических закономерностях. Но если в северных ландшафтах ведущая роль принадлежит
верховодке, то на юге она уступает место почвенно-грунтовым водам.
Весьма сложным и до сих пор достаточно мало освещенным в литературе остается вопрос о специфике
формирования органопрофилей в условиях полугидроморфного и гидроморфного режимов, кроме общего
довольно тривиального тезиса о торфообразовании как одного из ведущих процессов. Однако, мало данных
решенных в сравнительно географическом аспекте. В связи с этим первоначально была поставлена задача
более детальной группировки торфянистых и торфяных типов органопрофилей. Эта проблема была решена
на основе анализа более 1000 описаний почв таежных экосистем Европейского Севера и соответствующих
ландшафтов Дальнего Востока. Широкое распространение торфянистых и торфяных типов подстилок в том
и другом регионах в сочетании с их различным строением обусловило необходимость в их более детальной
дифференциации в морфогенетическом и классификационном отношении. Так, в обеих группах дополнительно
были выделены: а) консервированные разности − при наличие в профиле горизонтов сильно разложившегося
торфа; б) перегнойные разности − при наличии соответствующего горизонта в профиле торфянистых или
торфяных типов; в) при залегании перегнойного горизонта под слоем сильно разложившегося торфа выделяли
группу – торфянисто- или торфяно-консервировано-перегнойных разностей. Такое деление позволило
детализировать и провести сопоставление органопрофилей на большом фактическом материале и оценить
некоторые тенденции относительно поведения углерода в различных ландшафтах.
Установлено, что в условиях дальневосточных ландшафтов с их частой приуроченностью к горным
территориям и приуроченностью к зоне распространения многолетнемерзлых пород на 30% увеличивается
общее разнообразие встречаемых типов органопрофилей на уровне групп (рис. 1, 2) по сравнению с
аналогичными среднетаежными экосистемами Европейского Севера. В первую очередь это касается
увеличения в группе торфянистых и торфяных типов.
Сравнение, проведенное только для торфянистых и торфяных типов, еще в большей степени увеличило
разнообразие в строении органопрофилей, развивающихся в условиях дальневосточного региона до 50% (рис.
3, 4) относительно европейского региона. Было бы неверным не отметить формирование в дальневосточном
регионе сухоторфянистых подстилок, описанных как специфическая, развивающаяся здесь группа. Однако,
следует отметить, что это выделение, хотя и вполне обоснованное, но носит преимущественно экологический
характер
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
32
Рис. 1. Встречаемость типов подстилок в среднетаежной зоне Европейского Севера, % (n=95)
Рис. 2. Встречаемость типов подстилок в среднетаежной зоне Дальнего Востока (Мерзлотные
территории), % (n=451)
Рис. 3. Встречаемость интразональных типов подстилок в среднетаежной зоне Европейского Севера, % (n=25)
Рис. 4. Встречаемость интразональных типов подстилок в среднетаежной зоне Дальнего Востока, % (n=218)
Доклады Всероссийской научной конференции
33
Важной стороной анализа органопрофилей нам представлялось сравнение доли участия в
профиле органического вещества, представленного в максимально преобразованном виде и имеющего
консервированный или перегнойный характер. Предварительное сопоставление двух регионов показало, что
доля пула преобразованного органического вещества по отношению ко всему профилю, как правило, выше
для территории таежных ландшафтов Европейского Севера по сравнению с дальневосточными ландшафтами.
Следует отметить, что пока речь идет о явлении, которое следует рассматривать как тенденцию.
Таким образом, формирование органопрофилей Дальнего Востока в условиях горного ландшафта,
осложненного наличием мерзлоты, приводит к более высокому разнообразию преобразования наземного
детрита, что отражается в первую очередь на общем разнообразии строения органопрофилей. В тоже
время случаи далеко зашедших стадий преобразования органического вещества в профиле торфянистых
или торфяных органопрофилей, можно найти с гораздо большей вероятностью в условиях Европейского
Севера. Очевидно, это объясняется, по крайней мере, двумя факторами. Первый − это наличие мерзлоты,
как причины, не только заведомо ограничивающего мощость почвы вообще в пределах дальневосточного
региона, но и контролирующего процессы преобразования органического вещества в процессе детритогенеза.
Второй фактор – это то, что нами анализировались горные территории, в пределах которых сложность, а,
следовательно, и разнообразие строения органопрофилей потенциально может быть всегда заведомо выше по
сравнению с равнинными территориями.
Литература
1. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР М.: Наука, 1988, с.327.
2. Глазовская М.А. Педолитогенез и континентальные циклы углерода. Изд-во МГУ, Геогр. фак., М.,
2009.
3. Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок. Почвоведение, №3, 1990, стр. 118-127
4. Богатырев Л.Г., Алябина И.О., Маречек М.С., Самсонова В.П., Кириченко А.В., Коновалов С.Н.
Подстилка и гумусообразование в лесных формациях Камчатки. Лесоведение, N3, 2008, с. 28-38.
УДК 550.424
НЕКОТОРЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ СЕЛИТЕБНЫХ ЛАНДШАФТОВ И ИХ
КЛАССИФИКАЦИЯ
В.А. Алексеенко
НИИ ГБ ЮФУ, Новороссийск, e-mail:
ecogeohim@mail.ru
Увеличение детальности эколого-геохимических исследований требует разделения по ряду признаков
громадного числа населенных пунктов, т.е. их классификации. К настоящему времени наибольшее
распространение получили классификации, разработанные А.И. Перельманом и Н.Ф. Мырляном (1984),
В.А. Алексеенко (1989,1990,2006), А.И. Перельманом и Н.С. Касимовым (1999). В классификациях А.И.
Перельмана и Н.С. Касимова и А.И. Перельмана и Н.Ф. Мырляна содержится до 10 таксономических единиц:
ряды, порядки, отряды, разряды, группы, типы, семейства, кланы, роды и виды. Высшие 4 устанавливаются
по негеохимическим параметрам, а 6 низших таксонов по тем же признакам, что и в систематике природных
ландшафтов.
Классификация В.А. Алексеенко, используемая в этой работе, базируется на таксономических уровнях
(рис. 1).
Рис.1. Схема объединения ландшафтов населенных пунктов.
На первом и втором уровнях ландшафты обосабливаются в зависимости от числа жителей в населенном
пункте, а для части населенных пунктов учитывается также профиль преобладающего предприятия. На третьем
уровне учитываются климатические особенности, влияние которых только в отдельных группах селитебных
ландшафтов может существенно изменить процессы миграции-концентрации элементов в населенном пункте.
Хочу отметить, что научным редактором монографий с изложением рассматриваемой классификации был А.И.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
34
Перельман, считавший, что в зависимости от поставленной цели исследований могут изменяться принципы
принятых классификаций.
Почвы населенных пунктов, являясь не только составной, но и депонирующей их частью, отражают
многочисленные процессы поступления, миграции и концентрации химических элементов (их соединений)
в селитебных ландшафтах. Одним из важнейших показателей, характеризующих эколого-геохимические
особенности почв, служит распространенность в них химических элементов.
Для изучения распространенности элементов в почвах селитебных ландшафтов устанавливалось
сначала среднее содержание в каждом из 300 населенных пунктов (в дальнейшем, при составлении общей
выборки проб, оно рассматривалось как одна проба), а затем определялось среднее содержание для почв
селитебных ландшафтов. Почвы более половины городов опробовались нами и анализировались (обычно
параллельно) в пяти аттестованных и аккредитованных лабораториях (включая арбитражную) в различных
организациях и городах спектральным, рентгенофлуоресцентным, классическим химическим, нейтронно-
активационным методами. Также использовались литературные данные; в случаях нескольких отличающихся
содержаний по одному городу, устанавливалось среднее содержание по публикациям. Работы проводились
более 10 лет, а полученные данные характеризуют почвы конца
XX
– начала
XXI
века. Устанавливались также
средние содержания элементов в почвах отдельных групп населенных пунктов, отличающихся по числу
жителей. Уже первый анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы:
1. Распространенность в почвах населенных пунктов химических элементов в значительной мере
унаследовала общие закономерности их распространенности в земной коре и в почвах Земли: крайнюю
неравномерность распространенности; связь содержаний элементов с их атомной массой, приведшую
к преобладанию легких элементов; а также преобладание в рассматриваемой геохимической системе
четноатомных элементов и особенно элементов с атомной массой ведущего изотопа кратной четырем.
2. В значительной мере под влиянием процессов техногенеза в почвах увеличились концентрации
элементов, относимых к « избыточным для данной системы» (
Zn
, Pb и др.). Процессами техногенеза можно
объяснить и повышенные, по сравнению с почвами Земли, в 3-80 раз содержания таких элементов, как As
(3,2),
B
(4,5), Ca (3,9),
Hg
(80); и повышенные в 1,5-2 раза кларки
Ba
(1,7), Cd (1,8),
P
(1,5),
S
(1,4), Co (1,8), Cu
(1,9) (в скобках кларк концентрации по отношению к почвам Земли).
3. У элементов с повышенным кларком в почвах населенных пунктов в 2 и более раз, по сравнению
с кларком земной коры как
Ag
(5,3), As (9,4),
Bi
(124,5),
Mo
(2,2),
Sn
(2,7),
W
(2,2), Yb (7,3) (в скобках кларк
концентрации по отношению к земной коре), содержания в почвах селитебных ландшафтов вероятнее всего
связаны с совместным воздействием природных процессов почвообразования и интенсивной антропогенной
деятельностью. Кларковые содержания значительной части химических элементов в почвах населенных
пунктов стали значительно отличаться от соответствующих кларков земной коры и от средних содержаний,
установленных для почв Земли. Эти отличия делают необходимым для решения многих (в первую очередь
экологических) проблем выделение такой геохимической системы как почвы населенных пунктов, с
установлением для этой системы своих кларковых содержаний. Ими можно считать установленные средние
содержания.
4. По результатам сравнения средних содержаний химических элементов в почвах выделенных
групп населенных пунктов установлено, что в городах с населением свыше 700 тысяч жителей находится
наибольшее число элементов, образующих повышенные средние концентрации. К ним относятся такие
наиболее часто используемые при современном уровне развития науки и техники как Pb,
Zn
,
Ag
, Cu,
Mn
, Co,
Ni,
Ti
,
Sn
и др. В почвах этой же группы населенных пунктов находится наименьшее (по сравнению с другими
группами) число элементов с пониженными средними содержаниями. Наименьшее число химических
элементов с повышенными (по сравнению с другими группами) средними содержаниями в почвах характерно
для небольших поселков, деревень, станиц, хуторов (
Be
,
Ga
,
Mo
,
Ti
).
5. По числу элементов с существенно повышенными по отношению к кларку почв селитебных
ландшафтов содержаниями, группы населенных пунктов распределяются следующим образом (в скобках
кларк концентрации): 1) с числом жителей 300-700 тысяч – Sb (15); 2) небольшие поселки, хутора – Ве (2,6),
Мо (1,5); 3) рекреационно-туристические центры – Cd, Cu (3), Sb (12,5); 4) с числом жителей более 700 тысяч –
As, Cu,
Sn
(1,4-1,5), Cd (3,2); 5) с числом жителей 100-300 тысяч – Nb,
Zr
, Y (1,5-1,6),
Bi
(2),
Tl
(9,3); 6) с числом
жителей менее 100 тысяч – Ca, Cd,
Ge
(1,4-1,6),
Tl
(1,9),
B
(9,7), Sb (78). По числу элементов с существенно
пониженными средними содержаниями, группы населенных пунктов располагаются следующим образом (в
скобках кларк рассеяния): 1) рекреационно-туристические центры –
Be
,
Sr
(0,7); 2) с числом жителей 300-700
тысяч –
Mg
(0,6), Cr,
Zn
(0,7); 3) с числом жителей более 700 тысяч – Ca (0,3),
La
(0,4), Cl (0,6),
Ta
(0,7); 4) с
числом жителей 100-300 тысяч – Cr (0,5),
Zn
(0,6),
Ba
, Cu, Ni (0,7); 5) с числом жителей менее 100 тысяч –
Be
,
Mn
, Ni,
Zn
(0,6); Cu, Pb, Sr (0,7); 6) небольшие поселки, хутора – Cd (0,2), As (0,3), Pb (0,4),
Sr
,
Zr
(0,5),
Zn
,
Ba
,
V,
Sc
(0,6);
Ag
, Cr,
Ta
, Y (0,7).
6. Приведенные данные, во-первых, косвенно указывают на роль техногенных процессов в накоплении
химических элементов в почвах каждой группы селитебных ландшафтов. Во-вторых – подтверждают положение о
том, что эта роль изменяется в зависимости от числа жителей в населенном пункте. В-третьих, эти данные указывают
на необходимость учета, при детальных эколого-геохимических исследованиях, числа жителей в населенных
пунктах. 7. В отдельных группах населенных пунктов встречаются города, отличающиеся от остальных резко
повышенными средними содержаниями в почвах не одного, а сразу нескольких химических элементов. Основной
причиной этого явления обычно является особенность развития в городе промышленных предприятий.
8. После выноса за пределы городов источников повышенных содержаний в почвах химических