Научная статья на тему 'Микроэлементы в почвах предгорий Салаира'

Микроэлементы в почвах предгорий Салаира Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
112
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / КОНЦЕНТРАЦИИ / ВНУТРИПРОФИЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ / ПДК / ПРИСАЛАИРЬЕ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Пузанов А. В., Рождественская Т. А.

В работе представлены результаты исследования содержания микроэлементов в почвообразующих породах и основных типах почв Присалаирья. Выявлено, что концентрации Cu, Pb, Co, Zn, Mn в педосфере не превышают кларков. Высокие содержания Сг и Ni наследуются от почвообразующих пород и связаны с металлогеническими особенностями изучаемой территории.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MICRO-ELEMENTS IN SOILS OF PIEDMONT SALAIR

The work presents the results of the study of microelements concentration in the soil-forming rocks and main types of soils in the Salair region. It was found that the concentration of Cu, Pb, Co, Zn, Mn in pedosphere is similar to the clarkes. High content of Cr and Ni is associated with the metallogenic peculiarities of the territory under study.

Текст научной работы на тему «Микроэлементы в почвах предгорий Салаира»

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

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

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-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.