CC BY
47
3. Свириденко, Б.Ф. Растительность водоемов Северного Казахстана // Ученые записки Биологического факультета ОмГПУ: Сб. науч. трудов. -Омск: Изд-во ОмГПУ, 1997. - Вып.2. - Ч. 1.
4. Костин, В.А. О влиянии минерализации воды на распределение макрофитов в водоемах долины реки Или и озера Балхаш // Вторая Всесо-юзн. конф. по высшим водным и прибрежно-водным растениям. - Борок, 1988.
5. Поползин, А.Г. Озера юга Обь-Иртышского бассейна (Зональная комплексная характеристика). - Новосибирск: Зап.-Сиб. Книжное изд-во, 1967.
6. Савченко, Н.В. Озера южных равнин Западной Сибири. - Новосибирск, 1997.
7. Дурникин, Д.А. Конспект флоры озёр Кулунды // Флора и растительность Алтая. Труды Южно-Сибирского ботанического сада. - Барнаул: Изд-во АГУ, 2001. - Т. 6. - Вып. 1.
8. Зарубина, Е.Ю. Флора соленых озер Кулундинской равнины (юг Западной Сибири) / Е.Ю.Зарубина, Д.А. Дурникин // Сибирский экологический журнал. - 2005. - №2.
9. Хрусталева, И. А. Конспект флоры Кулунды // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. - Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2000. - Вып. 6.
10. Силантьева, М.М. Флора Алтайского края: Анализ и история формирования // дисс... д-ра биол. наук. - Барнаул, 2008.
11. Водоёмы Алтайского края: биологическая продуктивность и перспективы использования / Л.В. Веснина, В.Б. Журавлёв, В.А. Новосёлов [и др.] - Новосибирск: Наука. Сиб. Предприятие РАН, 1999.
12. Золотов, Д.В. Конспект флоры высших сосудистых растений / Д.В. Золотов, М.М. Силантьева // Река Барнаулка: Экология, флора и фауна бассейна. - Барнаул, 2000.
13. Золотов, Д. В. Конспект флоры бассейна реки Барнаулка. - Новосибирск: Наука, 2009.
14. Абрамович, Д.И. Воды Кулундинской степи. - Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1960.
15. Никольская, Ю.П. Процессы солеобразования в озерах и водах Кулундинской степи. - Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1961.
16. Белавская, А.П. Высшая водная растительность // Методика изучения биогеоценозов внутренних водоёмов. - М.: Наука, 1975.
17. Белавская, А.П. К методике изучения водной растительности // Всесоюзн. науч. конф. по высшим водным и прибрежно-водным растениям: Тез. докл. - Борок, 1979.
18. Катанская, В.М. Методы изучения высшей водной растительности / В.М. Катанская, И.М. Распопов // Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
19. Безматерных, Д.М. Состав и структура зообентоса разнотипных озер степной и лесостепной зоны Алтайского края и факторы его формирования. Часть 1. Общие сведения / Д.М. Безматерных, О.Н. Жукова, Л.А. Долматова // Мир науки, культуры и образования. - 2009. - №2 (14).
20. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши/ О. П. Оксиюк, В. Н. Жукинский, Л. П. Брагинский [и др.] // Гидробиол. журн. - 1993. - Т. 29, - №4.
21. Малышев, Л. И. Современные подходы к количественному анализу и сравнению флор // Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики: Матер. II рабочего совещания по сравнительной флористике (Неринга, 1983). - Л.: Наука, 1987.
Статья поступила в редакцию 01.12.09
УДК 631.438
А.В. Пузанов, д-р биол. наук, проф., зам. директора по научной работе ИВЭП СО РАН;
А.П. Ворожейкин, канд. геогр. наук, доц. географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова;
Ю.В. Проскуряков, с.н.с. географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, E-mail: puzanov@iwep.asu.ru.
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКА Я ОЦЕНКА МЕСТ ПАДЕНИЯ РАКЕТ В АРИДНЫХ ЛАНДШАФТАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА
За период 1991-2005 годы Географическим факультетом МГУ, совместно со специалистами КазНУ им. Аль-Фараби было проведено более 30 полевых экспедиций, обследовано более 100 мест падения ОЧРН и обработано более 10 тысяч проб. Предметом исследований явились объекты окружающей среды, загрязненные компонентами ракетного топлива и продуктами их трансформации территорий Центрального Казахстана. Основная масса проб была проанализирована фотоколориметрическим методом на содержание несимметричного диметилгидразина в лаборатории КазНУ им. Аль-Фараби. В работе также использовались современные физико-химические методы анализа: газовая хроматография с масс-спектрометрическим и пламенно-ионизационным детектированием, высокоэффективная жидкостная хроматография с диодно-матричным детектированием.
Ключевые слова: НДМГ, почвогрунты, ОЧ РН, окисление, почвы, растения, районы падения, аномалия, гептил, РКД, токсичные
вещества, поглотительная способность.
Исследование мест падения ОЧРН, расположенных в различных ландшафтно-геохимических условиях Центрального Казахстана, показало, что в большинстве случаев НДМГ не обнаруживается. В 20,6% случаев почвогрунты содержат НДМГ: на глубине 0-10 см - от 0,45 мгІкг до 184 мгІкг, в среднем составляя 18,05 мг/кг; на глубине 10-20 см - от 0,07 мгІкг до 50,7 мгІкг, в среднем составляя 7,21 мг/кг. В отдельных случаях, НДМГ был встречен на глубине 60-80 см, содержания которого здесь составили от 0,3 мгІкг до 9,7 мгІкг.
На рис. 1 приведен график устойчивости НДМГ в почвах мест падения ОЧРН в зависимости от времени, прошедшего после пролива КРТ на поверхность почвенного покрова. Снижение концентрации НДМГ происходит неравномерно во времени (рис. 1). Наиболее интенсивно процесс трансформации протекает в первые 1-2 года, далее - стабилизируется, уровни содержаний НДМГ выравниваются и сохраняются длительное время.
Анализ литературных источников [1-5] и результатов, полученных при обследовании мест проливов НДМГ, выявил следующие закономерности процессов устойчивости, трансформации и миграции НДМГ в почвах Центрального Казахстана:
• Окисление НДМГ в почве проходит через ряд по-
следовательных процессов, в результате которых образуются также токсичные вещества - ДМА, НДМА, ТМТ, формальдегид.
Годы после падения
Рис.1. Динамика НДМГ в почвах (0-15 см) мест падения ОЧРН
Качественный и количественный состав продуктов превращения НДМГ в почвогрунтах зависит, с одной стороны, от физико-химических свойств почвы и самого загрязнителя, с другой - от исходного содержания НДМГ, времени его контакта с почвой, сезонных климатических условий:
• В почвах наблюдается повышение стабильности НДМГ с ростом исходной концентрации.
НДМГ, являясь сильным восстановителем, создает условия для своей консервации. При этом в зависимости от щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных параметров почв, процесс окисления может существенно меняться. Наиболее интенсивно окисление НДМГ будет происходить в почвах кислородного ряда, от кислых к щелочным, и резко замедляться - для почв глеевого ряда, от щелочных к кислым.
В зависимости от количества поступившего в почву топлива и геохимических условий самой почвы можно наметить три варианта развития этого процесса:
- свободного кислорода достаточно для интенсивного окисления НДМГ;
- равновесная система;
- внутрипорового кислорода недостаточно для окисления НДМГ.
В первом случае происходит окисление значительного количества топлива, пролившегося на поверхность почвы, во втором - происходит частичное окисление и частичная его консервация. В третьем случае происходит формирование локальных восстановительных условий, при которых происходит консервация НДМГ.
Основные типы почв изученной территории Казахстана по степени сохранности НДМГ можно с известной условностью расположить в ряду убывания: лугово-болотные (торфяно-болотные) - лугово-степные - светло-каштановые - бурые пустынно-степные - солонцы солончаки. Наибольшее распространение на территории РП Центрального Казахстана получили бурые пустынно-степные почвы в комплексе с солонцами.
• Стабильность НДМГ зависит от состояния почво-грунтов в различные сезоны года.
Наиболее благоприятным для сохранности НДМГ в поч-вогрунтах является зимний период. Весной НДМГ начинает мигрировать по профилю почв вместе с талыми водами. Наиболее активно этот процесс протекает в верхнем 30-40 см слое почвы.
Менее благоприятен для миграции и сохранности НДМГ в почвах является теплый сезон. Высокие температуры, дефицит осадков, низкая относительная влажность воздуха, обилие УФ-радиации способствуют разложению топлива.
В результате структура наложенного ореола КРТ постоянно меняется, так как содержание загрязнителя не остается постоянным в пространстве и во времени.
Существенным фактором, влияющим на сохранность и дифференциацию НДМГ по профилю почво-грунтов, является растительность, которая может удерживать НДМГ в связанном состоянии длительное время.
Изучение НДМГ в почвенно-растительной системе свидетельствует об избирательной биохимической специализации растительности в отношении НДМГ. Степень концентрации НДМГ в растениях зависит от ряда факторов: вида растений, геохимии мест произрастания, интенсивности загрязнения почв.
Поступление НДМГ в растения происходит как из почв через корневую систему, так и непосредственно из атмосферы. Сам факт наличия НДМГ в растениях указывает на предыдущее загрязнение района КРТ. На примере Центрального Казахстана установлено, что ареол загрязненной НДМГ растительности заметно превышает таковой для почвенного покрова.
Одной из задач исследований являлось выявление основных закономерностей процесса миграции вещества, т. е. процессов сорбции-десорбции, фильтрации, диффузии и т.п., определяющих возможность переноса загрязняющего вещества.
В условиях натурных наблюдений определяли влияние свойств почвы, исходной концентрации раствора КРТ на равновесную сорбционную емкость, прочность связывания вещества поглотительным комплексом (т. е. степень десорбции).
Скорость и глубина проникновения вещества в грунт, прочность связывания его почвенными частицами, прохождение химических реакций определяются свойствами поглощающего комплекса почво-грунтов. В поглотительной способности грунта выделяют следующие составляющие: меха-
ническую, физическую (сорбционную), физико-химическую (обменную), химическую и биологическую.
Исходя из физико-химических свойств НДМГ, следует предположить, что поглощение НДМГ будет проходить по ионообменному механизму (т.е. присутствует как физическая, так и физико-химическая составляющие поглотительного комплекса).
Эти выводы полностью подтвердились при исследовании мест падений ОЧРН, проведенных в 2001-2005 годы в РП-25 и РП-148. Полученные результаты показали зависимость поглощения НДМГ от содержания органических веществ и гумуса в почвах и наличия в них сорбционных барьеров.
Рассмотрим особенности аккумуляции и миграции НДМГ в бурых почвах на примере места падения первой ступени ракеты носителя «Протон-К» (24.08.2001 г., РП-25).
Изделие приземлилось на слегка наклоненную плоскую поверхность откопанного пенеплена, сложенного древней суглинисто-дресвянистой корой выветривания по граносиени-там, перекрытой маломощными четвертичными отложениями, представленными суглинками со щебнем местных пород.
В результате падения ОЧРН были сформированы две аномалии. Одна приурочена к месту удара двигательной установки (ДУ) о землю, а вторая связана с местом пролива НДМГ из топливного бака. Обе аномалии контролируются площадью разлива топлива, которая в первом случае на момент пролива КРТ составила приблизительно 110 кв. м, а во втором - 18 кв. м. Уровни содержания НДМГ через двое суток после падения ОЧРН под двигательной установкой составили: на глубине 0-5 см от 12,4 мг/кг до 9,53 мг/кг; на глубине 10 - 15 см - 8,98 мг/кг; на глубине 25 - 110 см от 1,17 мг/кг (25-30 см) до 0,41 мг/кг (110-120 см). Во втором случае, в месте пролива топлива под баком, содержание НДМГ с поверхности составило 11,42 мг/кг.
Через два года после падения ОЧРН, в 2003 году, место падения ОЧРН было вскрыто канавой, ориентированной с севера на юг, проходящей через центр воронки. Длина канавы составила 14 метров, глубина - от 120 см до 150 (фото 1).
••
. - - ч ’•
* - і г * * -
%
1 ШГ
Л,
■ & ШЬ
Фото 1. Вид канавы, пройденной через место падения ОЧРН Выработками вскрыта бурая пустынно-степная солонцеватая почва, сформированная на дресвянистой древней линейной коре выветривания, перекрытой четвертичными суглинками со щебнем и дресвой.
По всей длине канавы, с севера на юг, через каждые 0.5 м, по вертикали было проведено режимное опробование в мае, августе-сентябре 2003 года, в августе-сентябре 2004 года, в мае, августе-сентябре 2005 года. Пробы отбирали из средней части почвенных горизонтов, с глубины (см): 0-6, 6-16, 16-28, 28-38, 38-70, 70-140, 140-150. Всего за отчетный период из канавы было отобрано 1085 проб. Результаты анализов представлены на рисунках 2-7, табл. 1.
Анализ полученного материала показывает высокую пространственную вариабельность содержаний НДМГ по профилю почв. Это связано не только с физико-химическими свойствами почв, но и с характером поступления НДМГ на поверхность почвы. Наибольшее загрязнение почв наблюдается в местах приземления двигательной установки (пикеты 18-23) и под топливным баком (пикеты 1-9), (рис. 2).
Характер распределения НДМГ в почвенном профиле контролируется гравитационным промачиванием почвенного профиля. Для верхних горизонтов характерно в основном фронтальное просачивание НДМГ, который полностью насыщает массу этих горизонтов. Основным механизмом проникновения НДМГ в более глубокие горизонты в этих случаях является стекание по ослабленным зонам - каналам миграции. НДМГ проникает по трещинам усыхания, кротовинам, вдоль корневых систем растений, проходам червей, сорбируется в
отдельных горизонтах, определяя мозаичную, пятнистую клинообразную картину загрязнения почвенного профиля. Этот процесс хорошо прослеживается на разрезе канавы, где отчетливо отбиваются магистральные каналы, по которым происходило стекание НДМГ, сопровождавшееся активным всасыванием в межпадные плоскости и диффузией в межтрещин-ную массу. Создались своеобразные "гептил-содержащие зоны" почвенного профиля: равномерная, клинообразная, селек-тивно-насыгценная и др. (рис. 2).
10 11 12 13 14 15 1Є 17 18 19 20 21 22 23 11
август 2003 год
25 26 27 28 29 30 31 пикеты
I ~д~ I - суглинок со щебнем
1 - яресвянистая кора выветривания
Содержание НДМГ ( мг/кг)
| | 25-50
| 50- 100 I 100-150 I 150 - 200
0-5 5- 10 10-25
Рис.
Характер загрязнения почво-грунтов НДМГ места падения первой ступени PH "Протон"
2. Характер загрязнения почво-грунтов через 2 года после падения первой ступени ОЧРН «Протон»
Таблица 1
Содержание НДМГ по профилю бурой пустынностепной почвы места падения ОЧРН, мг/кг
Описание почвенного профиля 06.2003 г. 08.2003 г. 08.2004 г. 06.2005 г. 08.2005 г.
сред. макс. її сред, макс. п сред. макс, її сред, макс. її сред. макс. и
А* (0-6 см) Бурая, сухая, плотная, ноздреватая корочка. Вскипает от НС1 31,5 195 31 15,2 74 31 15,3 86 31 11,3 34 31 11,4 63 31
(6-16 см) Бурый, слабо увлажненный, дресвянисто-мелкозернистый. бесструктурный средний суглинок. Вскипает от НС1 16,8 148 31 218 422 31 10,1 60 31 4,1 32 31 9,2 73 31
АВ (16-28 см) Темно-бурый, влажный, плотный, глыбково-ореховатый, слабокорешковый тяжелый суглинок. Вскипает от НС1 12,6 168 31 15,1 328 31 16,5 137 31 6,3 84 31 8,9 79 31
В] (28-38 см) Бурый, с включениями карбонатов, влажный, слабо уплотненный, слабокорешковатый, творожистый средний суглинок. Вскипает от НС1 2,3 16 31 15,8 308 31 32,9 329 31 5,6 43 31 14,8 209 31
В: (38-70 см). Палево-бурый, влажный, уплотненный, дресвянисто-мелкозернистый средний суглинок. Вскипает от НС1 2,2 15 31 13,6 109 31 8,6 51 31 2,0 19 31 14,1 184 31
С'1 (70-140 см). Палево-бурый (пестрый), влажный, уплотненный, бесструктурный легкий суглинок. Вскипает от НС1 0 0 31 6,3 60,7 31 2,1 31 31 0,8 9,2 31 1,2 9,2 31
С; (140-150 см). Пестро-буроватый, влажный, уплотненный, бесструктурный легкий суглинок. Вскипает от НС1 0 0 31 2,1 31,6 31 0 0 31 0 0 31 0 0 31
Со временем характер распределения НДМГ в почвах зависит от физико-химических свойств НДМГ и почво-грунтов, загрязнённых на фоне конкретных сезонных погодных условий.
Для уменьшения влияния пространственной вариабельности результаты анализов проб почво-грунтов, отобранных из канавы были обработаны статистическим методом, средние содержания которых приведены в таблице 1.
Через два года после пролива КРТ в почвенном профиле обнаружено НДМГ (см. табл. 1):
• в слое мощностью 0-6 см - весной - 37,5 мгІкг; осенью - 15,2 мгІкг;
• на глубине 6-16 см содержание НДМГ весной падает до 16,8 мгІкг, а осенью возрастает до 23,8 мгІкг.
На глубине 16-28 см - содержание НДМГ весной составило 12,6 мгІкг, что 3 в раза ниже по сравнению с поверхностным горизонтом, осенью - 15,1 мгІкг. Ниже 28 см, в слое 2838 см и 38-70 см содержания НДМГ резко снижаются весной до 2,3-2,2 мгІкг, но остаются достаточно высокими осенью -от 15,8 до 13,6 мгІкг. По сравнению с весенним опробованием осенью увеличивается глубина проникновения НДМГ до 150 см с содержанием НДМГ в слое 70-140 см - 6,3 мгІкг, в слое 140-150 см -2,1 мгІкг. Весной на этих глубинах НДМГ не был обнаружен. Приведенные выше значения НДМГ показывают, что существует сезонная динамика поведения НДМГ в профиле бурой пустынно-степной почвы. Весной, когда почвы максимально увлажнены, по-видимому, снижается скорость десорбции. НДМГ прочно связывается органно-минеральным комплексом почвы. В летне-осенний период, когда влажность почв падает, скорость фильтрации может возрастать и НДМГ мигрирует в нижележащие горизонты (рис. рис. 3, 4).
Выявлено, что максимальное содержание НДМГ характерно для поверхностного горизонта почв и связано с их химическими свойствами (максимальное содержание органического вещества, нейтральная реакция среды, которая приводит к образованию катионной формы НДМГ, способной хорошо поглощаться отрицательно заряженными почвенными частицами). К осени часть НДМГ, по-видимому, окисляется, часть
- мигрирует в нижние горизонты и накапливается в горизонтах «А1» и «В» за счет поглощения минеральной частью почвы и органическим веществом.
глубина (см)
—июн .03 — авг.031
Рис.3. Сезонная динамика НДМГ по профилю бурой почвы по средним данным РП-25, к-1
Через три года после пролива (опробование 08.2004 г.) в поверхностном горизонте почвы концентрация НДМГ была по-прежнему высокой и составила в горизонтах А0-А1 от 15,3 до 10,1 мг/кг. При этом произошло некоторое радиальное перемещение загрязнителя в составе свободной влаги под действием сил гравитации из поверхностного горизонта в нижележащие и латеральное насыщение внутрипочвенных структур за счет процессов диффузии. В результате на глубине 28-38 см отмечено появление второго максимума загрязнения, в котором среднее содержание НДМГ составило 32,9 мг/кг. Повышенное содержание НДМГ, начиная с горизонта В1, обусловлено его поглощением илистой фракцией почвы и сменой окислительного режима почв на окислительновосстановительный, с развитием локальных восстановительных условий, что способствовало консервации НДМГ.
Через четыре года после пролива средняя концентрация НДМГ в поверхностном горизонте А0 (0-6 см) составила: при опробовании в мае 2005 года - 11,3 мг/кг, а при опробовании в августе-сентябре 2005 года - 11,4 мг/кг, что первом случае в 3,3 раза, а во втором - в1,3 раза меньше концентрации опробования 2003 года. Анализ поверхностного и внут-рипрофильного распределения НДМГ показывает продолжающееся снижение общего содержания загрязнителя при увеличении глубины проникновения с 70 см (2003 год) до 140 см (2005 год) (рис. 5-6). Наиболее загрязненным по содержанию НДМГ оказалось место падения двигательной установки.
а)
1 2 3 4 5 б 7 В 9 10 1 1 12 13 14 15 16 1 7 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
ІП2003.06 П2003.0В
б)
Рис. 4. Сезонная динамика НДМГ в горизонтах А и АВ бурых почв РП-25, к-1
а) в поверхностном (0-6 см) горизонте почв; б) в почво-грунтах (АВ 16-28 см)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
—2003.06 —2005.06
Рис. 5. Динамика НДМГ в поверхностном горизонте почво-грунтов через два года после первичного опробования
Рис. 6. Динамика НДМГ горизонте АВ почво-грунтов через два года после первичного опробования.
Для внутрипрофильного распределения НДМГ характерно постепенное уменьшение концентраций в верхних горизонтах почв. На глубине 28-38 см, в горизонте АВ-В происходит его накопление на сорбционном геохимическом барьере (в среднем до 6,3 мг/кг весной и до 14,8 мг/кг - осенью), с последующим снижением до 08-1,2 мг/кг на глубине 140 см.
С течением времени дифференциация вещества углубляется, в частности, при движении компонентов по почвенному разрезу вниз происходит их «расползание» по продольному профилю почв и закрепление на сорбционных барьерах. В самых нижних горизонтах почвенного профиля уменьшается как количество, так и состав сопутствующих компонентов. В рассматриваемом случае наибольшая глубина проникновения НДМГ (1,5 метра) зафиксирована над местом приземления двигательной установки.
|—2006.06—2006.061
Рис. 7. Динамика внутрипрофильного распределения НДМГ через четыре года после падения ОЧРН (по средним статистическим данным)
Таким образом, анализируя динамику изменения содержания НДМГ в профиле исследуемой почвы в различные сроки отбора можно сделать вывод о том, что концентрация загрязнителя со временем уменьшается. Максимальное содержание НДМГ на протяжении периода наблюдений обнаруживается в слое 0-6 см на сорбционном биогеохимическом барьере и сорбционном барьере в горизонте АВ-В! на глубине 1638 см.
Динамика изменения уровня содержания НДМГ отличается в разных горизонтах. Так, наиболее интенсивно процесс падения уровня концентрации протекает на глубине 0-6 см. На глубине 28-38 см на третьем году наблюдений произошло увеличение концентрации по сравнению с первым годом, что обусловлено постепенной миграцией НДМГ из вышележащих горизонтов и его накоплением на сорбционном геохимическом барьере.
Выводы
1. Основными путями поступления НДМГ в ландшафты являются проливы КРТ при падении отделяющихся частей ракет-носителей. Почвы, являясь приемниками КРТ, влияют на их геохимию и сохранность. При этом они сами испытывают геохимическое давление, под прессом которого меняют свои свойства.
2. В местах пролива КРТ распределение НДМГ в почвенном профиле зависит, главным образом, от механизма его миграции в почве и наличия в ней геохимических барьеров. Как показали полевые наблюдения над морфологическими особенностями загрязненных почв разного типа, для верхних горизонтов характерно в основном фронтальное просачивание НДМГ, который полностью насыщает массу этих горизонтов, не создавая существенных различий между отдельными почвенными блоками. Основным механизмом проникновения НДМГ в более глубокие горизонты в этих случаях является гравитационное стекание по ослабленным зонам - каналам миграции. В супесчаных почвах создается сплошной фронт продвижения НДМГ. В суглинках и глинах НДМГ проникает по трещинам усыхания, вдоль корневых систем растений, сорбируется в отдельных горизонтах, связывается с почвенными новообразованиями в виде нерастворимых солей, определяя мозаичную, пятнистую картину загрязнения почвенного профиля.
3. При проливах определенной защитой от проникновения основной массы НДМГ в нижние части почвенного профиля и в горизонт грунтовых вод являются сорбционные барьеры (гумусовые горизонты почв и высокодисперсные частицы уплотненного горизонта В). Каналы миграции часто заканчиваются в иллювиальной части почвенного профиля, в котором создается горизонт повышенной аккумуляции.
4. Для НДМГ характерна значительная стабильность в почве (до 20 и более лет). Он слабо перераспределяется по почвенному профилю и между отдельными звеньями в со-
пряженном ряду элементарных ландшафтов и не формирует миграционные потоки, направленные на расширение зон загрязнения. Устойчивость НДМГ в почвах зависит:
- от его количества, чем больше НДМГ в почве, тем выше его стабильность;
- от гранулометрического состава и условий аэрации. При хорошей аэрации почв НДМГ в 5-10 раз меньше, чем в анаэробных условиях и, наоборот, больше продуктов его окисления;
- от типа почв: чем больше гумуса и органических веществ, тем выше стабильность НДМГ;
- от величины окислительно-восстановительного потенциала, сорбционной емкости почв, наличия катализаторов, биогеохимических и геохимических барьеров сорбционного и восстановительного типа.
5. Помимо НДМГ, попавшего в природные ландшафты, в почвах содержатся и попутные вещества, продукты его разложения, находящиеся с НДМГ в различных соотношениях. Вследствие этого образуется комплексный загрязнитель. Все это определяет пеструю картину характера и устойчивости загрязнения почв КРТ.
6. Исследования миграционных процессов позволили выявить влияние свойств компонента, типа почвы (т.е.
свойств почвенного поглощающего комплекса), содержания вещества в фильтрующемся через почву растворе на процессы сорбции - десорбции, определяющие скорость и глубину проникновения токсиканта при проливах. Отмечено, что при сорбции НДМГ имеет место катионный обмен.
7. Для НДМГ наблюдается повышение скорости просачивания с ростом концентрации фильтрующегося раствора.
8. Наиболее высокие (максимальные) концентрации КРТ отмечаются для верхних горизонтов почв, на глубине 0-25 (40) см.
9. Снижение концентрации НДМГ происходит неравномерно во времени. Наиболее интенсивно процесс окисления протекает в первые месяцы. Далее процесс замедляется, выравнивается и может протекать на протяжении нескольких лет;
11. Трансформация НДМГ в почве проходит через ряд последовательных процессов, в результате которых образуются также токсичные вещества - НДМА, ТМТ, ДМА, формальдегид.
12. В районах падения ОЧРН необходим постоянный экологический мониторинг за эпицентрами мест падения первых ступеней, что в дальнейшем позволит разработать эффективные методы дезактивации.
Библиографический список
1. Методические подходы к определению несимметричного диметилгидразина в объектах окружающей среды І С.Е. Батырбекова, Е.В. Злобина, Н.Д. Долгова, А.И. Зеброва И Матер. межд. конф. но аналит. хим., носвящ. 100-летию со дня рождения академика НАН РК М.Т. Козловского, Алматы, 29-31 октября 2003. -Алматы, 2003.
2. Характер загрязнения ночво-грунтов мест падения первых ступеней ракет-носителей «Протон» компонентами ракетного топлива І Ю.В. Проскуряков, Х.С. Тасибеков, А.П. Ворожейкип [и др.] И Матер. межд. пауч.-практ. копф. «Теоретические и прикладные проблемы географии на рубеже столетий». - Алматы, 2004.
3. Тасибеков, Х.С. Динамика поведения несимметричного диметилгидразина в почвах районов падения первых ступеней ракет-носителей «Протон» І Х.С. Тасибеков, С.Е. Батырбекова, Ю.В. Проскуряков И Поиск. сер. естест. и техп. паук. -2004. -№4.
4. Диффузия компонента ракетного топлива - несимметричного диметилгидразина в почвах районов падения ступеней ракет-носителей «Про-топ» І Х.С. Тасибеков, С.Е. Батырбекова [и др.] И Матер. пауч.-практ. копф. «состояние и перспективы паучпой и инновационной деятельности в космической сфере Республики Казахстан». -Алматы, -2005.
5. Некоторые закономерности процесса деструкции несимметричного диметилгидразина в основных типах почв районов падения первых сту-неней ракет-носителей «Протон» І Х.С. Тасибеков, А.Е. Оразбаев [и др.] И Вестпик КазНУ. Сер. хим. -2005. - №4 (40).
Статья поступила в редакцию 01.12.09
УДК 631.438
А.В. Пузанов д-р биол. наук, проф., зам. директора по научной работе ИВЭП СО РАН;
А.П. Ворожейкин канд. геогр. наук, доц. географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова;
Ю.В. Проскуряков с.н.с. географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, E-mail: puzanov@iwep.asu.ru
ГЕОХИМИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЮ РАКЕТНЫМ ТОПЛИВОМ (НА ПРИМЕРЕ РАЙОНОВ ПАДЕНИЯ РАКЕТ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА)
Одной из задач мониторинга природной среды РП ОЧРН является определение элементного состава ночв, растений, поверхностных и групто-вых вод в местах проливов КРТ. В настоящей работе предлагается сравнительный анализ геохимического состояния почв фоновых территорий и мест проливов КРТ, па примере РП-25. Определение геохимического фона для территорий РП дает возможность оценить существующее ш-стояние объектов природной среды, подвергшихся воздействию КРТ.
Ключевые слова: НДМГ, фон, ОЧ РН, окисление, почвы, растения, районы падения (РП), аномалия, гептил, РКД, токсичные вещества, поглотительная способность.
Для оценки фонового состояния микроэлементного состава почв в работе использовали фондовые материалы (данные металлометрических съемок масштаба 1:50 000) Жезказ-ганской геолого-геофизической экспедиции, а также данные, полученные географическим факультетом МГУ, во время экспедиций, проведенных в 1991-1993 годы и данные, представленные лабораторией «Экология биосферы» ЦФХМА КазНУ им. Аль-Фараби.
Задачи исследований: определение геохимической специализации района, установление состава типоморфных элементов основных почвообразующих пород, выявление состава и средних фоновых уровней содержания элементов в основных типах почв района.
Почвы, как правило, наследуют химический состав пород, преобразованный биоклиматическими условиями почвообразования. В металлогеническом плане РП-25 входит в со-
став рудной провинции со свинцово-цинковыми, медными, железо-марганцевыми и другими типами месторождений, локализованными в кристаллическом фундаменте, которые сопровождаются многочисленными рудопроявлениями и зонами рассеянной рудной минерализации, имеющими широкое площадное распространение.
Под воздействием экзогенных факторов рудоносные образования разрушаются, обогащая рудными и сопутствующими элементами подземные и грунтовые воды, кору выветривания, рыхлые отложения, почвы и растительность, формируя местный природный геохимический фон.
Геохимический фон почвообразующих пород. Микроэле-ментный состав пород, на которых формируются почвы района, исследовался по данным металлометрических съемок и по шурфам, пройденным в основных типах геохимических ландшафтов РП. Было исследованы два основных вида про-
