CC BY
35
больше насыщен магнием, степень насыщенности составляет 60-70 %.
Кроме названных показателей, важное значение для оценки эрозионной устойчивости почв имеет структурное состояние почв.
По данным В.А. Хмелева [5], оструктуренность верхних горизонтов пахотных почв Уймонской котловины хорошая, но водопрочность структурных агрегатов, хотя и находится в агрономически благоприятных пределах, слабая, что является неблагоприятным фактором и может способствовать развитию эрозионных процессов.
Другим отрицательным фактором в развитии эрозионных процессов в Уймонской котловины является наличие скелетных включений в почвенном профиле пахотных почв, количество которых, как правило, увеличивается с глубиной.
Потенциальным условием для развития эрозионных процессов в Уймонской котловине служит также
наличие склоновых поверхностей, крутизной от < 1 до 10о
Таким образом, говоря об оценке устойчивости пахотных почв Уймонской котловины к эрозионным процессам, необходимо отметить наличие многих факторов и условий способствующих развитию эрозионных процессов. Исходя из основных особенностей физико-химических и физических свойств пахотных почв, более устойчивыми являются почвы, формирующиеся на делювиальных шлейфах котловины, а менее устойчивые почвы, формирующиеся в днище котловины и вблизи временных водотоков и русел рек.
Более благоприятные физико-химические и физические особенности пахотных почв (с позиции устойчивости к эрозии), сформировавшихся на склоновых поверхностях шлейфов, должны ослаблять развитие эрозионных процессов.
Библиографический список
1. Райхерт, Е.В. Почвы пахотных угодий Уймонской котловины республики Алтай и современное состояние их плодородия: авто-реф. на соискан. учен степ. кандидата с.-х. наук / Е.В. Райхерт. — Барнаул, 2004. — 25 с.
2. Схема землеустройства Усть-Коксинского района республики Алтай, 2002. — 220 с.
3. Александрова, Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. / Л. Н. Александрова. — Л.: Наука, 1980. — 288 с.
4. Хмелев, В.А. Почвы Уймонской депрессии и ее окаймлений: автореф. на соискан. учен. степ. кандидата с.-х. наук / В.А. Хмелев. — Новосибирск,1968. — 28 с.
Статья поступила в редакцию 21.05.08
УДК 631.4
А.В. Пузанов, д-р биолог.наук, проф., зам. дир. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
Т.А. Рождественская, канд. биолог. наук, с.н.с.лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ПОЧВАХ ПРЕДГОРИЙ САЛАИРА
В работе представлены результаты исследования содержания микроэлементов в почвообразующих породах и основных типах почв Присалаирья. Выявлено, что концентрации Си, РЬ, Со, 7п, Мп в педосфере не превышают кларков. Высокие содержания Сг и N1 наследуются от почвообразующих пород и связаны с металлогеническими особенностями изучаемой территории.
Ключевые слова: микроэлементы, концентрации, внутрипрофильное распределение, ПДК, Присалаирье.
Информация о содержании химических элементов в компонентах биосферы приобретает все большее значение в связи с усиливающимся загрязнением окружающей среды элементами-токсикантами. Марганец, медь, цинк, кобальт и другие элементы являются важным или даже незаменимым компонентом многих ферментов, осуществляющих метаболизм в живых организмах. В то же время в высоких концентрациях они способны оказывать выраженное токсическое действие, поэтому изучение биогеохимического поведения тяжелых металлов в компонентах биосферы — одна из важнейших задач современной экологии. Свинец биофилом не является, но относится к числу приоритетных токсикантов. Для Присалаирья информации о содержании многих тяжелых металлов в почвах практически нет.
Цель исследований — определение содержания микроэлементов в педосфере Присалаирья и изучение особенностей их биогеохимического поведения в почвах. Задачи исследования: выяснить уровень концентрации тяжелых металлов в почвообразующих породах и почвах, выявить факторы, определяющие биогеохимическое поведение элементов, дать санитарно-гигиеническую оценку сложившейся на изучаемой территории ситуации.
Объектами исследования являются почвообразующие породы и наиболее распространенные зональные и интразональные почвы Присалаирья. Район исследований представляет собой волнистую сильно расчлененную подгорную равнину с абсолютными высотами 250-400 м.
Черноземы оподзоленные приурочены к юго-западному склону Салаира; они тянутся в виде узкой полосы и примыкают с юго-запада к темно-серым лесным почвам. Развитие черноземов оподзоленных происходит в результате остепнения почв, ранее находившихся под лесом [1]. Черноземы выщелоченные распространены по плосковершинным низкогорьям, подгорным равнинам и по увалистым предгорьям; формируются под луговыми степями и остепненными лугами. Черноземы среднегумусные, имеют средне- и тяжелосуглинистый гранулометрический состав. Реакция почвенного раствора слабокислая в верхних горизонтах и щелочная в карбонатных.
Серые лесные почвы являются характерными почвами юго-западных склонов Салаирского кряжа. Основной тип растительности — осиновые и пихтово-осиновые леса. Количество гумуса в верхних горизонтах почв не превышает 6 %. Количество физической глины составляет 35-47% [1]. Реакция среды — кислая в верхней части профиля и близкая к нейтральной — в карбонатных горизонтах.
Луговые почвы встречаются на пониженных формах рельефа. Отличаются высоким содержанием гумуса. Черноземно-луговые формируются по днищам балок и логов, обильно увлажняемых водами поверхностного стока.
Таким образом, разнообразие типов почвообразования, ландшафтно-геохимических условий миграции химических элементов предопределило особенности накопления и миграции микроэлементов в почвах.
Определение содержания химических элементов выполнено методом атомной абсорбции.
Результаты исследования
Выявлено, что содержание исследуемых элементов в почвообразующих породах варьирует незначительно (табл. 1, 2), что обусловлено их однообразностью (преобладающая почвообразующая порода — лёссовидные суглинки) и однородностью по гранулометрическому составу.
Средние концентрации микроэлементов в почвообразующих породах, за исключением хрома и свинца, ниже кларков в земной коре [2]. В сравнении с лёссовидными суглинками Западной Сибири [3] исследуемые субстраты накапливают хрома в 2 раза больше, что связано с особенностями металлогении Алтае-Са-янской горной области; различие в накоплении других элементов не столь существенно.
Черноземы, черноземно-луговые и серые лесные почвы отчетливо наследуют уровень содержания микроэлементов почвообразующих пород (см. табл. 1). Эти почвы, несмотря на различия в формировании, по концентрации элементов практически не отличаются.
Повышенные содержания большинства тяжелых металлов (см. табл. 1) в гумусовом горизонте луговых почв связаны, вероятно, не только с биогенным накоплением, но и с их привносом с насыщенным элементами мелкодисперсным материалом и в составе легкорастворимых соединений. Почвам этого типа свойственны максимальные концентрации элементов (за исключением Мп). Марганец — активный водный мигрант, и периодически возникающие в результате переувлажнения восстановительные условия в луговой почве приводят к выносу металла за пределы почвенного профиля.
В темно-серой лесной почве наблюдается накопление элементов-биофилов — меди, цинка, марганца — в гумусовом горизонте. Элювиально-иллювиальное перераспределение в результате оподзоливания отмечается для никеля, хрома и кобальта. В светло-серых лесных почвах в сравнении с темно-серыми более интенсивный вынос из элювиальных горизонтов меди и цинка. Серые лесные почвы содержат Мп больше в сравнении с почвами других типов, это связано с тем, что элемент активно поглощается мелколиственными древесными породами и вовлекается в биогеохи-мический круговорот [3].
В пахотных черноземно-луговых почвах отчетливо выражено накопление меди, никеля, кобальта и хрома в иллювиальных горизонтах, служащих в этих почвах геохимическим барьером, на котором происходит концентрирование микроэлементов. Относительно невысокие содержания большинства тяжелых металлов в верхнем горизонте распаханных почв (см. табл. 1) связаны с их удалением в составе мелкодисперсных частиц в результате дефляции. В целинных вариантах этих почв распределение микроэлементов равномерное: процессы их выноса в горизонт В1 с тонкодисперсными частицами нивелируют биогенное накопление.
В черноземах внутрипрофильное распределение тяжелых металлов довольно равномерное (см. табл. 1). Биогенного накопления эле-
Таблица1
Содержание микроэлементов в почвах Присалаирья
Генетичес- кий горизонт Глубина образца, см Cu Pb Ni Co Cr Zn Mn
мг/кг
Чернозем выщелоченный маломощный на облессованных карбонатных суглинках. Разрез 6
Aо O-3 1Т,5 16,0 1S,4 3,S б2,2 S6,3 TOO
■А-дер 3-S 25,S 16,0 32,S 9,3 91,9 T1,3 ST5
Ai S-1S 2S,5 16,0 43,0 11,0 162,S T5,0 925
В1 42-52 24,S 16,0 53,3 14,5 115,T T3,3 TT5
В2 60-Т0 25,5 16,0 51,2 13,3 116,9 6T,5 TOO
В о я 120-130 24,3 16,0 55,3 12,S 15б,9 6T,5 650
Темно-серая лесная почва на лессовидных карбонатных суглинках. Разрез 7
Aо O-2 21,5 16,0 2б,б б,5 S3,5 S5,1 6T5
А-дер 2-T 26,S 16,0 3S,9 11,0 93,9 T1,5 ST5
Ai Т-1Т 2б,5 16,0 45,1 12,5 103,1 T1,3 900
1Т-З2 26,S 16,0 45,1 12,S 110,6 T4,0 900
AB 32-42 25,3 16,0 49,2 13,S 10S,6 S2,5 ST5
В1 50-б0 23,S 16,0 55,3 14,3 123,б T1,S TT5
В2 S5-95 24,S 16,0 49,2 14,3 116,9 б4,5 TOO
ВСк 120-130 2O,5 16,0 43,0 12,0 123,б 5T,3 б25
Ск 150-1б0 2O,S 16,0 45,1 12,3 132,S 5S,5 TOO
Светло-серая лесная оподзоленная почва на лессовидных карбонатных суглинках. Разрез 8
Aо O-4 2T,4 16,0 32,S S,9 ST,5 TS,2 tss
А-дер 4-9 23,3 16,0 43,0 12,5 9T,T T3,S 900
A1A2 9-1S 24,O 16,0 45,1 12,5 112,3 69,0 1 000
A2 2O-3O 24,S 16,0 4T,1 14,3 110,2 б5,5 900
A2B 3O-4O 2б,5 16,0 53,3 15,3 122,3 T1,S T25
В1 45-55 2T,5 16,0 55,3 15,5 11S,2 TS,0 T25
В2 T0-S0 29,5 16,0 55,3 14,S 121,5 T2,5 TOO
ВС 105-115 2б,3 16,0 49,2 14,5 11S,6 6T,5 TOO
Ск 150-1б0 23,3 16,0 53,3 13,3 144,9 61,3 650
Луговая выщелоченная почва. Разрез 12
Ase O-5 4T,0 16,0 5T,4 12,5 119,S 93,3 325
Ai 5-12 5T,0 16,0 бб,б 13,5 134,0 9б,Т 23S
Ai 2O-3O 49,0 16,0 61,5 14,5 125,3 SS,5 425
4O-5O 33,0 16,0 49,2 13,0 144,9 T2,5 3T5
ABf 60-Т0 26,S 16,0 53,3 11,5 122,3 T3,S 4T5
В? 90-100 24,3 16,0 51,2 15,0 123,2 T3,S 5T5
С* 120-140 26,0 16,0 51,2 13,S 112,3 T2,5 T50
Чернозем оподзоленный на лессовидных карбонатных суглинках. Разрез 14
■Апах O-24 24,5 16,0 3б,9 12,5 91,0 59,5 T50
Aпаx 24-3б 30,5 16,0 53,3 S,S 121,1 T0,0 S25
A2B 3б-4б 26,S 16,0 55,3 12,5 12б,9 T0,5 TT5
Bi 55-б5 25,0 16,0 51,2 13,S iit,t T0,0 T25
В2 SO-9O 29,0 16,0 51,2 14,0 139,0 6S,0 TOO
В 0 я 130-140 25,5 16,0 51,2 11,3 136,1 60,S TOO
Черноземно-луговая оподзоленная. Разрез 19
Aпаx O-3O 2T,3 16,0 53,3 14,0 131,1 T2,5 SOO
Bi 4O-5O 32,3 16,0 б3,5 15,S 146,1 T4,3 TT5
В2 65-Т5 31,5 16,0 61,5 15,3 144,0 T3,S T50
BC 110-120 29,3 16,0 49,2 14,3 101,9 T3,0 S00
ментов, кроме цинка, не отмечено ни в одном из подтипов, как в пахотных почвах, так и в целинных. В некоторых разрезах наблюдается увеличение содержания N1 и Со в иллювиальных горизонтах
Содержание свинца в почвах независимо от направления почвообразования равномерное по всему профилю из-за низкой подвижности эле-
мента и, следовательно, стабильности элемента в геохимических циклах.
Таким образом, в исследованных почвах содержание и внутрипрофильное распределение микроэлементов определяется их свойствами, направленностью и степенью выраженности почвообразовательных процессов, наличием пахотных горизонтов.
Почвообразующие породы и почвы Присалаи-рья накапливают хром и никель в количествах, значительно превышающих как данные для Западной Сибири [3], так и ПДК [4], что объясняется особенностями геохимии исследуемой территории. С другой стороны, по нашему мнению, ПДК [4] никеля и хрома в почвах являются заниженными. Так, принятые для никеля нормативы — 50 мг/ кг — ниже кларка элемента в земной коре (см. табл. 2), а, по данным [5, 6], незагрязненные почвы часто содержат хром в количестве более 250 мг/кг при ПДК элемента 100 мг/кг [4].
Концентрации остальных микроэлементов элементов в почвах близки к данным для других регионов, существенно ниже ПДК и находятся в пределах содержаний, оптимальных для живых организмов.
Выводы:
Проведена оценка содержания тяжелых металлов в почвах Присалаирья. Установлено, что концентрации Си, РЬ, Со, 2п, Мп в исследованных почвах не превышают
Таблица 2
Статистические параметры содержания тяжелых металлов и мышьяка в педосфере Присалаирья
Элемент ^арк [2], мг/кг Почвообра зующие породы n=13) Почвы (n=56)
в земной коре в кислых породах lim X ± x мг/кг V,% lim X + x мг/кг V,%
Cu 47 20 20,5-31,5 25,0±0,S 11 17,0-57,0 27,3+0,9 24
Pb 1б 20 10-1б 15,5+0,5 11 1б,0-17,б 16,0+0,04 2
Ni бв S 43,0-55,3 49,5+1,1 S 1S,4-66,6 47,S+1,1 1S
Co lS б 11,3-14,S 13,2+0,3 10 3,S-15,S 12,S+0,3 17
Cr S3 2б 112,3-15б,9 12S,1+3,6 10 62,2-162,S 115,0+2,4 1б
Zn S3 б0 57,3-72,5 б4,5+1,4 S 5б,0-9б,7 72,б+1,1 12
Mn 1000 б00 б25-750 6S5+12 11 23S-1110 7б7+22 22
п — объем выборки; Иш — пределы колебания содержаний;
X ±~х — средняя арифметическая и ее ошибка; У,% — коэффициент вариации
кларков и ПДК. Высокие содержания Сг и N1 в почвах наследуются от почвообразующих пород и связаны с метал-логеническими особенностями изучаемой территории. Небольшие значения коэффициентов варьирования микроэлементов связаны с однородностью почвообразующих пород исследуемой территории. Почвы аккумулятивных ландшафтов обогащены микроэлементами (за исключением марганца) по сравнению с элювиальными.
Внутрипрофильное распределение элементов зависит от их свойств, почвообразовательных процессов, а также степени вовлечения почв в сельскохозяйственное производство.
Полученные результаты могут быть использованы для оценки воздействия тяжелых металлов на почвенный покров исследованной территории в случае ее загрязнения.
Библиографический список
1. Почвы Aлтайского края I Под ред. КИ. Базилевич и A.H. Розанова. — М., 1959. — 384 с.
2. Bиноградов, A.^ Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры I A.^
Bиноградов II Геохимия.— 1962.— №7.— С. 555-571.
3. Фоновое количество тяжелых металлов в почвах юга Западной Сибири I BB Ильин, A.^ Сысо, КЛ.Байдина [и др.] II Почвоведение. — 2003. — №5. — С. 550-556.
4. Kloke, A. Richtwerte'80. Orientirungsdaten fur tolerierbare єіпІ9єг Elemente in Kulturboden I A. Kloke II Mittailungen des VDLUFA. — 1980. — H. 1-3. — S. 9.
5. Беус, A.A. Геохимия окружающей среды I A.A. Беус, Л.М. Грабовская, H.B. Тихонова. — М., 1976. — 248 с.
6. Якушевская, ИВ. Микроэлементы в ландшафтах колочной степи I ИВ. Якушевская, AX. Мартыненко II Почвоведение. — 1972. —
№4. — С. 44-63.
Работа выполнена при поддержке гранта РЖФ 08-06-18005е.
Статья пoстyпuла в редак^ю 24.06.08
УДК 504,054
И. А. Архипов, канд. географ. наук, с.н.с. лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, г. Барнаул А. В. Пузанов, д-р биолог.наук, проф., зам. дир. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКСИЧНОСТИ КАРАКУЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛОВ (ЮГО-ВОСТОЧНЫЙ АЛТАЙ)
Изучен уровень содержания микроэлементов в горнопромышленных ландшафтах Юго-Восточного Алтая. Произведен сравнительный анализ содержания микроэлементов в объектах окружающей природной среды. Рассчитаны некоторые показатели токсичности Каракульского месторождения полиметаллов.
Ключевые слова: месторождение, микроэлементы, почвы, токсичность, распределение.
Рудные месторождения — это природные геохими- Токсиканты проникают практически во все депонирую-ческие аномалии, которые представляют собой потенци- щие и транспортирующие природные среды вследствие альные и реальные источники токсичных элементов. естественного разрушения рудных масс и в процессе ос-
