CC BY
36
Раздел 3
Разработка химико-аналитических методов, датчиков, сенсоров, технических средств и средств цифровой обработки информации для проведения экологических
исследований
УДК 550.84:550.42
В.А. Алексеенко, А.Б. Бофанова
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА НАКОПЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО
КАВКАЗА (Исследования выполнялись по проекту программы «Университеты России -фундаментальные исследования» и международному гранту КЕС-004 фонда CRDF (США) и Министерства образования РФ)
Различие климатических факторов, сложный рельеф, особенности почвообразующих и почвоподстилающих пород, почв, растительного покрова обусловили многообразие природных геохимических ландшафтов Западного Кавказа. Большая часть исследуемой территории покрыта лиственными лесами.
Активная хозяйственная деятельность затронула, в основном, окраинные северную и юго-западную части региона (Предкавказье, Черноморское побережье). Некоторые из природных ландшафтов были изменены частично. Другие исчезли совсем, и на их месте появились новые техногенные ландшафты (сельскохозяйст-, , , ). распространенными среди техногенных являются сельскохозяйственные полевод.
направления и интенсивности природной миграции химических элементов и их
,
природных геохимических ландшафтов. Химические элементы и их соединения перераспределяются в различных частях ландшафта, прежде всего, в почвах [1].
Были исследованы геохимические процессы перераспределения химических элементов в полеводческих ландшафтах (с многолетними культурами - в виноградниках, садах и с севооборотом однолетних культур - в немелиорируемых по, ), лесов. Использовались показатели абсолютного (ПАН) и относительного накопле-( ) , -траций в исходной («этадонной») и в измененной в результате природных или техногенных процессов геохимической системе [1]. ПАН показывает масштабы за, , -
ных процессов на единице площади в концентрациях, превышающих его региональное фоновое (или кларковое [2]) содержание. ПОН характеризует влияние загрязнения геохимической системы, прежде всего на живые организмы. Вычисляется он как отношение ПАН химического элемента к его фоновому (кларковому) содержанию в исходной, практически неизмененной геохимической системе: ПОН=ПАН/Сф [3]. ПОН необходим для принятия последовательных мер быстрого реагирования при экологических катастрофах и для предварительной оценки медико-экологического загрязнения каждым из поллютантов.
Рассмотрим ландшафты виноградников и лиственных лесов, на месте которых они образовались. Ландшафты виноградника (техногенный) и лиственного ( ) , - -негорье. Они имеют гидрокарбонатно-кадьциевый класс водной миграции в почвах
- - . позволил установить, что в верхнем 30-см слое почвы виноградника в результате
,
миграции, рассматриваемых химических элементов, накапливается от 15,8 (Си) до 147,8 (Бг) т/км2, а выносится от 0,3 (Мо) до 696,0 (Т1) т/км2 (табл. 1).
Таблица 1
Динамика химических элементов в почвах при формировании ландшафтов виноградников на территории лиственного леса
Элементы Си 2п РЬ Мо Ва N1 Мп И Сг Бг
Фоновое содержанке в почве виноградника, п*10-3 % 7,9 11,5 3,0 0,2 68,5 4,2 56,7 352,4 10,4 90,2
Фоновое содержание в почве леса, п*10-3 % 5,3 12,1 3,9 0,3 70,1 4,9 80,9 468,4 11,0 65,6
ПАН (т/км2) 15,8 -3,6 -5,4 -0,3 -9,6 -4,2 -145,0 -696 -3,6 147,8
ПОН (отаосительно фона) 3,0 -,3 -1,4 -1,3 -0,1 -0,9 -1,8 -1,5 -0,3 2,3
По величине ПАН в почве виноградника элементы выстраиваются в следующий ряд: 8г>Си>Мо>2п>Сг>№>РЬ>Ва>Мп>ТШриоритетная роль в загрязнении ландшафтов виноградников принадлежит стронцию и меди. Если же учесть фон
( . 1), -
глядеть следующим образом:
^—Си-^Бг > Ва>2п>Сг>№>Мо>РЬ>Т1>Мп.—►
накопление вынос
На основании величин ПОН (учитывающих геохимические особенности рас) Си.
, Си
наибольшее влияние на выращиваемую сельскохозяйственную культуру. Вместе с
,
- Мп, , ,
РЬ и 2п.
Исследуемые ландшафты садов образованы на месте пойменных лиственных лесов. Ландшафты яблоневого сада и лиственного леса являются транссуперак-вальными ландшафтами низкогорья и среднегорья. Они имеют гидрокарбонатнокальциевый класс водной миграции в почвах на терригенных аллювиальных отло-
жениях четвертичного возраста. В результате расчета ПАН было установлено, что в почве яблоневых садов накапливается данных химических элементов от 0,6 (N1) до 100,2 (Си) т/км2, а выносится от 0,6 (Мо) до 145,2 (Ті) т/км2 (табл. 2).
Таблица 2
Динамика химических элементов в почвах при формировании ландшафтов садов на территории пойменного лиственного леса
Элементы Си 2п РЬ Мо Ва Мп N Ті Сг Бг
Фоновое содержание в ночве садов, п*10-3 % 21,9 14,4 4,0 0,2 63,8 113,1 5,0 550,0 27,0 36,7
Фоновое содержание в ночве лесов, п*10-3 % 5,2 12,1 4,2 0,3 80,1 100,6 4,9 574,2 12,6 27,4
ПАН (т/км2) 100,2 13,8 -1,2 -0,6 -97,8 75,0 0,6 -145,2 14,4 55,8
ПОН (отаосительно фона) 19,27 1,14 -0,29 -2,00 -1,22 0,75 0,12 -0,25 1,14 2,04
По величине ПАН в почвах ландшафтов садов элементы выстраиваются в следующий ряд: Си> Мп> Бг> Сг> Zn> М> Мо> РЬ> Ва> Ті. Можно сказать, что приоритетная роль среди техногенных загрязнителей в садах принадлежит Си, Мп и Бг. В результате расчета ПОН относительно фона элементов в природном ландшафте построенные по уменьшению значения показателя ряды химических элементов выглядят :
^ Си>Бг^п>Сг>Мп>№ > Ті>РЬ>Ва>Мо. ^
накопление вынос
Согласно величинам ПОН в почве ландшафта садов Си, Zn, Бг, интенсивно , , , , сравнению с остальными металлами, на выращиваемую сельскохозяйственную продукцию. Мо и Ва интенсивно выносятся из почв ландшафтов садов, Ті и РЬ выносятся в меньших количествах.
Исследуемые ландшафты немелиорируемых полей образованы на месте пойменных лиственных лесов. Ландшафты немелиорируемых полей и лиственного леса являются транссупераквальными ландшафтами низкогорья и среднегорья. Они имеют гидрокарбонатно-кадьциевый класс водной миграции в почвах на тер-ригенных аллювиальных отложениях четвертичного возраста. По рассчитанным ПАН было установлено, что в почве немелиорируемых полей накапливается N1 до 2,4 т/км2, а вынос составляет от 1,2 (Си) до 413,4 (Ті) т/км2 (табл. 3).
Таблица 3
Динамика химических элементов в почвах при формировании ландшафтов немелиорируемых полей на территории пойменного лиственного леса
Элементы Си 2п РЬ Ва Мо Мп N Ті Сг Зг
Фоновое содержание в почвах нолей, п*10-3 % 5,0 11,5 4,2 67,4 0,3 77,4 5,3 505,3 10,6 13,0
Фоновое содержание в почвах лесов, п*10-3 % 5,2 12,1 4,2 80,1 0,3 100,6 4,9 574,2 12,6 27,4
ПАН (т/км2) -1,2 -3,6 0 -76,2 0 -139,2 2,4 -413,4 -12,0 -86,4
ПОН (отаосительно фона) -0,23 -0,30 0 -0,93 0 -1,21 0,45 -0,72 -0,95 -3,05
По величине ПАН в почве ландшафта немелиорируемых полей химические элементы выстраиваются в следующий ряд: №> РЬ, Мо >Си>2п>Сг>Ва>Бг>Мп>Т1. Фоновые содержания РЬ, Мо в почве ландшафтов полей очень незначительно от. РЬ Мо
практически не накапливаются в почве. Приоритетная роль среди техногенных загрязнителей в немелиорируемых полях принадлежит N1. В результате расчета ПОН относительно фона элементов в почве природного ландшафта химические элементы так выстраиваются в ряд:
N1 > РЬ, Мо> Си>2п>Т1>Ва>Сг>Мп>8г.
накопление вынос
Согласно величинам ПОН, наибольшее влияние, по предварительной оценке, на выращиваемую сельскохозяйственную продукцию оказывают содержания в почве N1. В немелиорируемых полях N1 накапливается наиболее интенсивно. В ландшафте увеличивается число выносимых химических элементов. Наиболее интенсивно выносятся в соседние ландшафты Бг, Мп, в наименьших количествах выСи.
Исследуемые ландшафты рисовых чеков и лиственного леса являются трансаккумулятивными терротириями равнинной области. Они имеют гидрокарбонат-
-
отложениях четвертичного возраста. По рассчитанным ПАН было установлено, что в почве рисовых чеков накапливается химических элементов от 1,8 (N1) до 6,0 (2п) т/км2, а вынос составляет от 3.6 (Си) до 234,0 (Т1) т/км2 (табл. 4).
4
Динамика химических элементов в почвах при формировании ландшафтов рисовых чеков на территории лиственного леса
Элементы Си 2п РЬ Мо Ва N1 Мп Гг- Бг
Фоновое содержание в почве рисовых чеков, п*10-3 % 4,2 13,1 4,3 0,51 67 7,1 76 478 17
Фоновое содержание в почве лесов, п*10-3 % 4,8 12,1 4,3 0,36 70 6,8 83 517 19
ПАН (т/км2) -3,6 6 0 0,9 -18 1,8 -42 -234 -12
ПОН (отаосительно фона) -0,75 0,496 0 2,5 -0,26 0,26 -0,51 -0,45 -0,6
По уменьшению величины ПАН химические элементы выстраиваются в следующий ряд: 2п>№>Мо>РЬ>Си>8г>Ва>Мп>Т1. Под влиянием рассматриваемой РЬ .
роль по интенсивности накопления среди техногенных загрязнителей в ландшафте рисовых чеков принадлежит 2п и N1. В результате расчета ПОН относительно фона природного ландшафта химические элементы выстраиваются в ряд:
Мо>2п>№>РЬ>Ва>Т1>Мп>8г>Си.
<------------- -------------------------------►
накопление вынос
Согласно величинам ПОН, наибольшее влияние на выращиваемую сельско-, , почве Мо. В ландшафте увеличивается число выносимых химических элементов.
Си, -
вах -Ва иТ1.
Полученные результаты исследований целесообразно использовать для прогноза изменений содержания химических элементов в почвах при замене биогенных ландшафтов техногенными полеводческими.
Вся собранная информация позволяет сделать выводы:
1. , -ваемое техногенным изменением биологического круговорота, зависит, , -шафтно-геохимических факторов.
2. Количественная оценка накопления (выноса) химических элементов в почвах необходима для оптимального размещения техногенных ланд, , определения вида и количества вносимых химических удобрений. ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000.
2. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. М.,1957.
3. Алексеенко ВА., Бофанова А.Б., Матасова ИМ. Количественная оценка накопления тяжелых металлов в почвах техногенных ландшафтов / Тезисы докладов II Международного совещания «Геохимия биосферы». Новороссийск, 1999.
УДК 531.782.2
В.В. Петров
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОДВОДНОГО
ТЕЧЕНИЯ
При оценке загрязнения вредными веществами вод Азовского моря на берегах которого сосредоточено большое количество источников загрязнения различной природы появилась необходимость в измерении скорости подводного течения. Исследования поверхностных и подводных течений Азовского моря показали, что последние могут оказывать существенное влияние на перераспределение загрязняющих веществ. Максимальные течения в Азовском море - до 1.5 узлов (0.77 м/с)
- устанавливаются после сильных юго-западных ветров [1]. Однако обычные скорости течений меньше по величине, а скорости подводных течений могут лежать в диапазоне 0.005 - 0.15 м/с. В связи с тем, что глубина моря не превышает 15 м, а измеряемая скорость невелика, традиционные измерители скорости подводных течений, использующие эффект Доплера, и измерители, основанные на применении турбинок, не подходят для поставленной задачи [2].
