CC BY
23
УДК 631.4
О НЕКОТОРЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЯХ ПОЧВ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ОТРАБОТАННЫХ РТУТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В ПРЕДЕЛАХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
В.А. Алексеенко, А.В. Алексеенко, Л.Г. Богатырёв, Н.В. Швыдкая, А.И. Бенедиктова
Впервые изучены геохимические особенности почв, развивающихся в условиях отработанных месторождений киновари в пределах Северо-Западного Кавказа. Показано, что в группе литофильных элементов ведущее место принадлежит титану и марганцу, сидерофильных — никелю и кобальту, халькофильных — цинку и меди. Близкие закономерности установлены для зольного состава древесных пород. Несмотря на разный мезорельеф, в пределах которого идет образование современного почвенного покрова, содержание элементов характеризуется незначительной контрастностью.
Ключевые слова: биогеохимия, отработанные ртутные месторождения, зольный состав растений, содержание микроэлементов в почвах.
Введение
Вопросы структурно-функциональной организации территорий, формирующихся на местах бывшей добычи полезных ископаемых, особенно в случае использования открытых способов, в научной литературе рассматриваются нередко. Это обусловлено задачами, возникающими в процессе постановки рекультивационных работ, проводимых в целях восстановления территорий. Первое, с чем сталкиваются при проектировании, — разнообразие вновь сформировавшихся ландшафтов: от карьеров до отвалов. Несомненный интерес вызывают и территории, которые развиваются вне зон проведения рекультивационных работ — самовосстанавливающиеся ландшафты. Существуют два направления в рассматриваемой проблематике. Во-первых, общие работы, касающиеся оценки состояния тяжелых металлов в почвах [7], в том числе южно-европейской группы степей и лесов [9]. Во-вторых, работы, непосредственно связанные с мониторингом почв, например, угольных бассейнов [13, 15, 21, 23], а также территорий отработанных месторождений — от углеводородных [8] до разнообразных горно-рудных, например, ртутных и др. [14, 20, 22, 24]. Некоторые исследования проводились в области реабилитации земель вблизи бывших или действующих месторождений [10, 12, 16, 18], атомных электростанций [6]. Общие характерные черты поведения элементов в почвах Северного Кавказа рассмотрены в целом ряде публикаций [1—5]; выполнены важнейшие картографические работы [11]. Но во всех случаях обращает на себя внимание геохимическая специфика формирующихся в данных условиях почв в сочетании с особенностями развивающегося здесь растительного покрова. Однако в научной литературе
этим вопросам уделяется гораздо меньше внимания по сравнению с таковыми практической рекультивации.
Цель настоящей работы — рассмотрение биогеохимических особенностей почв и растений в условиях постиндустриального периода развития ландшафта в пределах бывшей добычи ртути открытым способом.
Материалы и методы исследования
Основными материалами для настоящей работы послужили полевые исследования в пределах двух месторождений киновари Северо-Западного Кавказа: Сахалинское с координатами (44°41'10"с.ш., 38°20'6"в.д.)и Перевальное (44°23'48"с.ш., 38°55'32"в.д.). Согласно почвенно-географическому районированию, обе территории относятся к V западной буроземно-лесной почвенно-биоклиматической области, в пределах которой располагается северокавказская горная провинция распространения черноземов типичных и выщелоченных мицелляр-но-карбонатных, серых лесных почв, буроземов слабоненасыщенных и кислых оподзоленных, горно-луговых дерновых и дерново-торфянистых почв. Месторождения расположены в пределах новороссийского округа буроземов кислых оподзолен-ных и дерново-карбонатных почв, отрабатывались они открытым способом (карьеры) и подземным (штольни). Горные выработки закладывали в условиях элювиально-трансэлювиальных геохимических ландшафтов лиственных лесов с гидрокар-бонатно-кальциевым классом водной миграции на карбонатно-терригенных отложениях палеогенового и мелового возраста. Следует подчеркнуть сложный характер условий, в которых происходило восстановление почвенного покрова, в первую очередь, — в геоморфологическом отношении. Так,
например, образование карьеров изменило поверхностный сток, что привело вследствие поверхностного выноса к образованию на их дне участков с аккумулятивным накоплением тонкосортирован-ного материала. Одновременно в результате эрозии произошло сползание на дно карьера почв и подстилающих их пород. Очевидно, со временем эти процессы будут затихать, но до сих пор дно даже маленьких карьеров, глубиной до 5 м, не заполнилось обломочным материалом и почвенным мелкоземом даже на полметра.
Другая существенная особенность — создание в процессе выработки отвалов из горных пород карьеров и штолен. Небольшой объем вскрышных пород с их последующим складированием привело к формированию специфических форм рельефа. За прошедшие 50 лет отвалы трансформировались в пологие гряды высотой 3—4, мощностью ~7 и протяженностью 50—70 м. Это сопровождалось частичным заселением довольно разреженной древесной растительностью и опадом текущего года; на мелких обломках и частично между ними отмечен только мелкозем размером < 1—2 мм, а фракция < 0,25 мм обычно не превышает 2—6%. Специфично то, что в отдельных балках, когда-то целиком засыпанных вскрышными породами, встречаются участки (иногда площадью в гектар), на поверхности которых даже по прошествии полувека почти восстановился растительный покров. На некоторых участках уплотненной поверхности отвалов сформировались небольшие понижения, площадью < 10—15 м2, в настоящее время занятые небольшими озерцами, по их краям растут сосны, а за ними — тростниковые заросли.
Восстановление почвенного и растительного покрова на исследуемых участках происходит преимущественно естественным путем, на 80—90% за счет растительных сообществ прилегающих зональных экосистем. Отработанные месторождения окружены среднегорными широколиственными лесами из дуба скального (Quercus petraea), бука восточного (Fagus orientalis), граба обыкновенного (Carpinus betulus), клена полевого (Acer campestre), сосны Коха (Pinus kochiana) и ольхи клейкой (Alnus glutinosa) и др.
Восстановление растительного покрова дифференцировано в тесной зависимости от приуроченности к вновь сформировавшимся геоморфологическим поверхностям, о которых шла речь выше. Так, в руслах временных потоков и понижениях бывших месторождений формируются полночленные высокопродуктивные ценопопуляции с доминированием тростника южного (Phragmites aust-ralis). На сползших в большие карьеры лесных почвах и на днищах малых карьеров образуются полидоминантные фитоценозы, включающие до пятидесяти видов растений. Древесно-кустарни-
ковый ярус представлен такими лесообразующи-ми породами, как дуб скальный, граб обыкновенный, сосна Коха (месторождение Сахалинское) и др.; в искусственных посадках произрастают сосна Палласа (Pinus pallasiana) и робиния лжеакация (Robinia pseudoacacia). Такие посадки способствуют закреплению отвалов. В частности, эти мероприятия были проведены в месторождении Перевальное на неперемещенных, первично сформированных почвах.
На нерекультивированных отвалах среди ненарушенных лесных ландшафтов формируются маловидовые древесно-кустарниковые сообщества с разреженным древостоем из сосны Коха, груши кавказской (Pyrus caucasica) и слабовыраженным подлеском из свиды южной (Swida australis) и др. На рекультивированных отвалах образуются близкие к естественным разреженные лесные фитоце-нозы с древостоем из сосны со средним видовым разнообразием. Около 10—20% подроста и 20—30% взрослых экземпляров поражены грибами-диско-мицетами, что приводит к повреждению хвои с последующим ее отмиранием и опадением.
За прошедшие после окончания эксплуатации месторождений годы нарушенную территорию смогли освоить только 25—30% видов растений из прилегающих зональных сообществ. Наиболее пластичными в естественных и полуестественных фитоценозах оказались виды местной и интроду-цированной дендрофлоры: сосна Коха и сосна Палласа, робиния лжеакация, ежевика кавказская (Rubus caucasicus) и свида южная. Из травянистых растений высокую устойчивость проявило ограниченное число видов, среди которых существенная роль принадлежит тростнику обыкновенному, цикорию обыкновенному (Cichorium intybus), гладышу жестковолосистому (Laserpitium hispidum), инвазивной амброзии полынолистной (Ambrosia artemisiifolia).
По сравнению с зональной растительностью вновь сформировавшиеся сообщества отличаются сниженной в 4—5 раз биомассой, средним или низким видовым разнообразием, медленным ростом и пониженной жизненностью лесообразующих пород. Наиболее благоприятные условия для восстановления растительного покрова складываются на почвах с повышенным увлажнением. Такие почвы формируются преимущественно на дне карьеров, вблизи небольших озерец, а также на рекультивированных и нерекультивированных отвалах, находящихся среди ненарушенных лесов.
Полевые исследования включали в себя описание специфики наземного покрова в целях восстановления естественной растительности. Для изучения пространственной дифференциации почв и почвообразующих пород, вовлеченных в эрозионные циклы, определяли гранулометрический состав основных фракций почв отвалов, днищ
карьеров и разного рода отложений. Почвенный и переотложенный материал анализировали на содержание важнейших элементов. Дополнительный контрольный отбор проб проводили в соответствии с инструкцией по геохимии поисков месторождений [17].
Состав растительного материала, преимущественно хвойных и широколиственных пород деревьев, определяли в золе, полученной после озо-ления при температуре 550° хвои или листьев с учетом их принадлежности видовому составу. Анализ почв, растительного и наносного материала проводили спектральным методом после прокаливания образцов при температуре 450°.
Результаты и их обсуждение
Изучение гранулометрического состава отложений как одного их важнейших факторов, обусловливающего содержание микроэлементов, показало, что его особенности связаны с принадлежностью почв к определенным геоморфологическим элементам. Наиболее высокое содержание тонкой фракции (< 0,25 мм), достигающее 45%, характерно для переотложенных осадков временных водотоков, приуроченных ко дну карьеров. В обычных отложениях на дне карьеров с учетом частично сползшего сюда почвенного материала тонкая фракция не превышает 6% при преобладании крупной фракции, содержание которой достигает 23,6%. Для отвалов карьера в пределах элювиально-трансэлювиальных и трансаккумулятивных ландшафтов характерна тенденция к увеличению содержания тонкой фракции (табл. 1). Для обоих месторождений эти закономерности близки.
Таблица 1
Гранулометрический состав почв различных ландшафтов, %
Ландшафт 5—7 мм <0,25 мм > 10 мм
Месторождение Перевальное
Элювиально-трансэлювиальный 22,1—23,6 1,7—5,5 27,8—28,9
Трансаккумулятивный 19,1—24,4 2,9—6,5 (до 26%) н/о
Месторождение Сахалинское
Дно карьера 19,9—22,3 1,7—7,0 н/о
Гребень отвала н/о 3,0 38,0
Гряды отвалов 20,6—25,4 1,9—3,6 н/о
Понижения, занятые озерами 3—5 мм (42%) 9,0 н/о
Анализ материалов по гранулометрическому составу позволяет предположить, что в условиях отвалов горных пород процесс интеграции облом-
ков и мелкозема за 50—70 лет не привел к существенному образованию тонкой фракции. Относительно высокое содержание тонкой фракции на отдельных участках связано не с разрушением пород отвалов, а с отложением из временных потоков глинистых частиц почв, мигрирующих из соседних природных ландшафтов. Сравнение полученных материалов позволяет сделать предположение о несколько бoльших скоростях преобразования мелкозема месторождения Перевальное.
Сравнительный анализ содержания микроэлементов в почвах месторождений Перевальное и Сахалинское показал, что в обоих вариантах наблюдаются близкие закономерности их накопления в верхних горизонтах почв, независимо от принадлежности последних к карьерам или отвалам. Аналогичные закономерности установлены и для озерных отложений и отвалов штолен. Это свидетельствует об однотипности геохимического фона, который относительно не зависим от принадлежности к геоморфологическим элементам, в пределах которых проводился отбор образцов почв, в сочетании с небольшими вариациями в пределах статистических погрешностей.
Сравнительный анализ содержания микроэлементов в почвах, формирующихся в разных условиях, включая карьеры и отвалы, показал следующее. В группе литофильных элементов (табл. 2), как и следовало ожидать, ведущее место принадлежит титану, за которым следует марганец. Они явно преобладают над остальными микроэлементами, последовательность их по содержанию в почве следующая: ТС > Mn > Ba > Sr > Сравнение почв месторождений Перевальное и Сахалинское показало, что для последнего характерно несколько пониженное содержание марганца при повышенном — ванадия. Для остальных элементов различия не столь велики, чтобы говорить о достоверных различиях.
Группа сидерофильных элементов характеризуется значительно иным набором и количеством в почвах по сравнению с литофильными. Порядок их содержания в развивающихся почвах двух месторождений одинаков: № > ^ > Mo, причем концентрация последнего на порядок меньше, чем таковая кобальта и никеля. Принципиальных расхождений в количестве их в почвах сравниваемых месторождений нет.
В группе халькофильных элементов порядок их содержания представляет собой ряд: Zn > Cu > > Pb > Sn > Ag, причем концентрация цинка меньше таковой серебра на два порядка (табл. 2). Для месторождения Сахалинское характерна тенденция более повышенных концентраций цинка и меди по сравнению с месторождением Перевальное.
Таким образом, независимо от принадлежности к месторождению, для всех групп элементов
ьо
Среднее содержание микроэлементов в формирующихся почвах на отработанных месторождениях, п • 10_3%
Участок Литоф ильные Сидерофильные Халькофильные
Ti V Cr Mn Sr Ba Со Ni Mo Си Zn Ag Sn Pb
Перевальное
Карьер, район временных водных потоков 500-500 500 10-10 10 10-10 10 60-80 70 30-60 45 60-80 70 1,5-2 1,75 5-6 5,5 0,2-0,3 0,25 5-5 5 15-15 15 0,015-0,02 0,018 0,4-0,5 0,45 3-3 3
Карьер, район сползших лесных почв 400-400 400 15-15 15 10-10 10 80-80 80 50-50 50 100-100 100 3-3 3 5-5 5 0,2-0,2 0,2 5-5 5 15-15 15 0,03-0,03 0,03 0,6-0,6 0,6 4-4 4
Отвалы на элювиально -трансэлювиальных ландшафтах 500-500 500 10-15 13,8 10-10 10 80-80 80 30-50 35 50-60 58 2-3 2,5 5-5 5 0,2-0,3 0,23 5-6 5,25 15-15 15 0,015-0,01 0,014 0,5-0,8 0,6 3-3 3
Отвалы на трансаккумулятивных ландшафтах 500-800 620 15-15 15 10-10 10 100-150 130 40-60 50 60-100 76 2-3 2,8 5-6 5,4 0,2-0,3 0,24 5-5 5 10-15 12 0,01-0,02 0,012 0,4-0,5 0,42 2-3 2,2
Отвалы с посадкой сосен 500-500 500 15-15 15 10-10 10 80-80 80 40-50 40 50-60 55 2-3 2,5 5-5 5 0,2-0,2 0,2 5-6 5,5 15-15 15 0,015-0,015 0,015 0,6-0,8 0,7 3-3 3
Отвалы без рекультивации 500-500 500 10-15 12,5 10-10 10 80-80 80 30-30 30 60-60 60 2-3 2,5 5-5 5 0,2-0,2 0,25 5-5 5 15-15 15 0,015-0,01 0,012 0,5-0,5 0,5 3-3 3
Среднее на отвалах 500-800 566,7 10-15 14,4 10-10 10 80-150 107,78 30-60 43,3 50-100 68 2-3 2,67 5-6 5,22 0,2-0,3 0,23 5-6 5,11 10-15 13,3 0,01-0,02 0,013 0,4-0,8 0,5 3-3 2,556
Сахалинское
Дно малого карьера 600-600 600 15-20 18,3 10-15 13,3 50-80 60 н/о 50-60 53,3 2-3 2,33 5-6 5,3 0,2-0,3 0,23 8-8 8 15-20 18,3 0,01-0,02 0,015 0,4-0,5 0,47 3-4 3,3
Озеро на отвалах большой площади 600 15 15 60 тоже 50 2 6 0,2 8 15 0,01 0,4 3
Отвалы штольни 500-600 567 15-20 18,3 10-15 13,3 60-80 73 — Ii — 60 60 2-3 2,7 6-8 7,3 0,2 8 8 15-20 18,3 0,015-0,02 0,018 0,5 0,5 4-5 4,7
Среднее на отвалах 583 18,3 14,2 68,3 — и — 60 2,5 6,5 0,2 8 18,3 0,016 0,48 4,0
Примечание: В числителе — минимум—максимум, в знаменателе — среднее содержание микроэлемента.
ьо
о &
Таблица 3
Коэффициенты концентрации микроэлементов для почв месторождений в условиях отвалов и дна карьеров относительно кларка почв Северо-Западного Кавказа
КК > 1 КК < 1 КК ~ 1
Перевальное
Аёв^ Ba9,86, Со1,27 Си0,88, Мп0,74, СГ0,73, РЦ^ БП1Д6, №1,07, ^,01, Т^,97, Znol96, Мо0,92
Сахалинское
-Аё 16,00, Ва8,7СЬ Cu1,38, Nil,33, V1,28, ^1,27 Мо0 80, МП0,46 О^.^ Ti1,СС, РЬ0,93
сохраняется однотипность в последовательности их содержания на фоне незначительных отклонений в количестве ванадия, цинка и меди.
Дополнительная информация получена при сравнительном анализе геохимических спектров содержания элементов в почвах обоих месторождений. При довольно близкой синхронности, присущей концентрированию и рассеиванию элементов относительно среднего кларка, обнаруживаются и некоторые различия. Во-первых, для обоих месторождений характерно концентрирование таких элементов, как серебро и барий, причем величина коэффициентов концентрации (КК) для этих элементов достигает 10 и более единиц. Однако группа элементов с КК < 1 (или близким к единице), что следует рассматривать как явление рассеивания, существенно различается по этому показателю, за исключением марганца. В этом случае для сравниваемых групп единственным общим элементом в отношении поведения является олово (табл. 3).
Биогеохимия растений заслуживает отдельного рассмотрения. Данные, представленные в табл. 4 и 5, позволяют, во-первых, не только сопоставить отдельные виды растений по содержанию микроэлементов, но и сравнить этот показатель со средними величинами, приводимыми для Северо-Западного Кавказа в целом [4]; во-вторых, проанализировать пространственное различие состава элементов, обусловленное приуроченностью древесных растений к определенным элементам мезорельефа, сформированным в период его развития после эксплуатации месторождения.
Для группы литофильных элементов, независимо от принадлежности к виду растения, характерен ряд: Мп > Ва > Ti > Sr > Сг > Li > V > W. Наибольшее внимание привлекает марганец и титан, содержание которых в листьях граба довольно существенно увеличено по сравнению с другими видами деревьев. Низкая концентрация микроэлементов характерна для ольхи клейкой. По сравнению со средними концентрациями для древесных пород Северо-Западного Кавказа наблюдается повышенное содержание марганца, но исключитель-
но для листьев граба обыкновенного, бария — в золе граба и груши; вольфрам в ряду концентраций занимает последнее место во всех видах древесной растительности.
Сидерофильные элементы формируют следующий ряд по содержанию: № > Со > Мо. Он свойствен всем видам растений. Сравнение видов показало, что несколько большая концентрация этих элементов, особенно никеля, характерна для граба обыкновенного.
Халькофильные элементы исследованы по сравнению с другими наиболее детально. Так же как и для других групп общий для всех растений ряд микроэлементов по убыванию их концентраций в золе выглядит следующим образом: Zn > Си > > РЬ > Sn > Ga > Ge > Аё. В этом ряду характерно резкое снижение концентраций элементов, следующих за цинком и медью, причем для большинства — на порядок, а для серебра — на два порядка. В табл. 4 и 5 представлены сведения и о слабоизученных элементах — галлии и германии. Закономерно, что третье место по концентрации занимает свинец в силу его высокой распространенности в биосфере. Согласно классическим работам С.Тиссена [19], этому элементу свойственны высокие величины числа минерало-образования, значительно большие, чем другим элементам, относящимся к тяжелым металлам.
Об однотипности процессов накопления элементов убедительно свидетельствует отношение их концентрации в золе к среднему содержанию в древесных породах Северо-Западного Кавказа (табл. 6). Для всех древесных пород характерно накопление таких элементов, как медь, цинк и молибден. В золе мелколиственных деревьев (ольха клейкая) это галлий, стронций и молибден; остальные рассеиваются, коэффициент их концентрации близок к единице или несколько меньше.
Аналогичные расчеты проведены и для месторождения Сахалинское. Здесь накопление в золе характерно для таких элементов, как цинк, галлий и молибден (табл. 7). В отличие от месторождения Перевальное, обнаружено более высокое накопление цинка.
Среднее содержание микроэлементов (и • 10~3%) в золе листьев (хвои) деревьев месторождения Перевальное
Микроэлемент Среднее для древесных растений Северо - Западного Кавказа [4] Граб обыкновенный Сосна Груша кавказская Ольха клейкая
среднее по [4] отвалы на трансаккумулятивном ландшафте участок сползания лесных почв, дно карьера среднее по растению среднее по [4] отвалы карьера с посадкой сосен на элювиально-трансэлювиальном ландшафте участок сползания лесных почв среднее по растению отвалы на транс-аккумулятивном ландшафте
Литофильные
и 1,66 1,5 <1 1 0,75 1,55 2 2 2 <1 <1
Т1 100 157 53,3 100 76,6 136 60 50 55 50 30
V 1,2 1,7 1,3 2 1,15 1,5 1 1 1 0,6 1
Сг 4,79 1 2 5 3,5 1,1 5 5 5 1 2
Мп 368 477 1000 150 575 461 300 150 225 200 150
вг 70,3 36,4 86,6 100 93,3 36,1 100 100 100 60 100
Ва 81,8 64,1 100 100 100 73,25 50 60 55 200 60
0,23 0,3 <1 <1 <1 0,25 <1 <1 <1 <1 <1
Сидерофильные
Со 0,35 0,2 0,3 0,5 0,4 0,25 0,5 0,3 0,4 0,3 0,3
№ 4,35 4,4 5 5 5 5,15 3 1 2 2 3
Мо 0,13 0,1 0,2 0,5 0,3 0,15 0,3 0,2 0,25 0,3 0,6
Халькофильные
Си 6,6 6,5 6,3 10 8,15 6,5 20 10 15 10 5
гп 12,6 6,6 26,6 10 18,3 8,9 20 30 25 20 10
Оа 0,13 0,2 0,2 0,3 0,25 0,15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Ое 0,1 0,1 <0,2 <0,2 <0,2 0,1 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
Аё 0,07 0,03 0,01 <0,01 0,008 0,007 0,015 0,015 0,015 <0,01 <0,01
вп 0,2 0,2 <0,3 <0,3 <0,3 0,2 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3
РЬ 1,7 1,9 1,4 0,6 1,0 2,05 0,8 0,6 0,7 0,6 0,6
И
И О
ч
о
о
о и
=
о ►л и о и
и к к
и
ьо
о £
го
Среднее содержание микроэлементов (и • 10_3%) в золе листьев (хвои) деревьев месторождения Сахалинское и на рудном поле за его пределами
Микроэлемент Среднее для древесных растений Северо-Западного Кавказа [4] Граб обыкновенный Сосна Груша кавказская Ольха клейкая
среднее по [4] дно малого карьера отвалы штольни среднее по растению среднее по [4] ДНО карьера отвалы штольни отвалы в равнинной части карьера среднее по растению
Литофильные
и 1,66 1,5 1 1 1 1,55 <1 2 2 1,5 1 1
Л 100 157 60 100 80 136 50 50 60 53,3 100 60
V 1,2 1,7 2 3 2,5 1,5 0,6 1 2 1,2 2 1
Сг 4,79 1 3 2 2,5 1,1 1 2 2 1,7 1 1
Мп 368 477 200 100 150 461 300 100 200 200 150 150
вг 70,3 36,4 60 200 130 36,1 30 60 60 50 1 60
Ва 81,8 64,1 50 100 75 73,25 20 30 50 33,3 200 30
W 0,23 0,3 <1 <1 <1 0,25 <1 <1 <1 <1 <1 <1
Сидерофильные
Со 0,35 0,2 0,3 0,3 0,3 0,25 0,2 0,2 0,5 0,3 0,3 0,6
№ 4,35 4,4 2 3 2,5 5,15 1 1 2 1,3 3 3
Мо 0,13 0.1 0,3 0,2 0,25 0,15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2
Халькофильные
Си 6,6 6,5 10 10 10 6,5 10 10 10 10 10 20
2п 12,6 6,6 30 20 25 8,9 200 50 30 93,3 30 15
Оа 0,13 0,2 0,3 0,3 0,3 0,15 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2
Ое 0,1 0,1 <0,2 <0,2 0,1 0,1 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
Аё 0,07 0,03 0,01 <0,1 0,03 0,0065 0,1 0,1 0,01 0,07 <0,1 <0,1
вп 0,2 0,2 <0,3 <0,3 <0,3 0,2 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3
РЬ 1,7 1,9 0,8 0,6 0,7 2,05 0,8 0,8 0,6 0,7 1 0,6
Таблица 7
Коэффициенты концентрации микроэлементов в золе растений месторождения Сахалинское относительно среднего их содержания в древесных породах Северо-Западного Кавказа
Таблица 6
Коэффициенты концентрации микроэлементов в золе растений месторождения Перевальное относительно среднего их содержания в древесных породах Северо-Западного Кавказа
Растение КК > 1 КК < 1 КК ~ 1
Граб Ga1^ Mn1^ Mo1> Zn1> Cu1^ Ba1,2 ть^ Ciü^ Liü> Agü,1 СЧь Ni1,1,V1,ü
Сосна CU2,3, Zn2,0, M01,9, Ga1,5, SrM, Li^ V),8, Ba0,7, Mn0,6, Pb0,4, Nü,2, Ag0,2 Co1,1, Cr1,ü
Груша Ba2,4, Mo2,3, Zn1,6, Cu1,5, Ga1,5 Li0,6, Ti0,5, V0,5, Mn0,5, Ni0,5, Pb0,4, Cr0,2, Ag0,1 Srü,9, Coü,9
Ольха Mo46, Ga15, Sr14 Vü,8, Cuü,8, Znü,8, Ba0^ Niü,7, Liü,6, Crü,4, Mnü,4, Pbü,4, Ti0,3, Agü,1 Coü,9
Растение КК > 1 КК < 1 КК ~ 1
Граб Mo2 з, Ga1 9, Mn1 6, Zn1 5, Sr13, CU1 2, Ba1,2 Tiü,8, Crü,7, Pbü,6, Liü,5, Agü,1 cou,Ni1,1,V1,ü
Сосна Cu2,3, Zn2,ü, Mo1,9, Ga1,5, Li1,2 ^^ Baü,7, Tiü,6, Mnü,6, Pbü,4, ^ü^ Agü,2 Co1,b Cr1,ü
Груша Ba2,4, Mo2,3, Zn1,6, CU1,5, Ga1,5 Liü,6, Tiü,5, Vü,5, Mnü,5, Niü,5, Pbü,4, Crü,2, Agü,1 CoÜ,9, Srü,9
Ольха Mo4,6, Ga15, Sr14 Vü,8, Cuü,8, Znü,8, Niü,7, Baü,7, Liü,6, Crü,4, Mnc,4, Pbü,4, тiü,з, Agü,1 COü,9
Выводы
Таким образом, для территорий отработанных месторождений ртути характерно формирование новых техногенных ландшафтов, разных по своей конфигурации и типологии: от карьеров до отвалов. Это может сочетаться с фитоценозами, разными по возрасту и типологии. Изучение закономерностей накопления литофильных элементов позволило установить преимущественную роль в этой группе титана и марганца. В группе сидеро-фильных элементов ведущее место принадлежит никелю и кобальту, а халькофильных — цинку и
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М., 1990.
2. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 2005.
3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М., 2000.
4. Алексеенко В.А. Эколого-геохимические изменения в биосфере. Развитие, оценка. М., 2006.
5. Алексеенко В.А., Суворинов А.В., Власова Е.В. Металлы в окружающей среде. Лесные ландшафты Северо-Западного Кавказа. М., 2008.
6. АчкасовА.И, Трефилова Н.Я. Геохимические особенности почв региона Калининской АЭС // Приклад. геохим. 2013. № 9.
7. Водяницкий Ю.Н. Формулы оценки суммарного загрязнения почв тяжелыми металлами и металлоидами // Почвоведение. 2010. № 10.
меди. Близкие закономерности установлены и для зольного состава граба и сосны. Несмотря на разный мезорельеф, в пределах которого идет восстановление современного почвенного покрова, содержание микроэлементов характеризуется незначительной пространственной контрастностью. В первую очередь это объясняется тем, что поверхностные горизонты сложены преимущественно почвенным материалом, хотя и в значительной степени переотложенным, но не утратившим свое изначальное геохимическое своеобразие. Это прослеживается инвариантно в пределах всех современных формирующихся почв.
8. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Рекультивация почв, опустыненных при добыче углеводородов // Журн. нефтегаз. строит. 2014. № 4.
9. Гукалов В.Н. Оценка состояния тяжелых металлов в черноземах южно-европейской группы степей почвенно-биоклиматической области в системе агро-ландшафта: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. М., 2015.
10. Гурина И.В. Обоснование выбора культур для растительных мелиораций золоотвалов // Вестн. Мичурин. ГАУ. 2011. № 1—1.
11. Карта геохимических ландшафтов Краснодарского края и Республики Адыгея / Сост. В.А. Алексе-енко и др. М., 1988.
12. Комов К.Н., Стареев А.И., Степанова Г.И. Реабилитация земель, загрязненных тяжелыми металлами, в зоне функционирования Михайловского ГОКА КМА // Вестн. Курск. сельхоз. академии. 2012. № 3.
13. Лавриненко А.Т., Иноземцева Н.А, Остапо-ва А.И. Изучение продуктивности и безопасности земель санитарно-защитной зоны разреза «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия» // Достиж. науки и техн. АПК. 2013. № 6.
14. МахиноваА.Ф, МахиновА.Н. Процессы загрязнения таежных почв при длительном хранении горнопромышленных отходов в условиях Приохотья // Мат-лы докл. VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Петрозаводск—Москва, 13—18 авг. 2012 г.
15. Овсянникова Г.М., Середина В.П. Региональный мониторинг почв Кузнецкого угольного бассейна по накоплению подвижных форм тяжелых металлов // Вестн. Краснодар. ГАУ. 2014. № 11.
16. Семенова И.Н., Биктимирова Г.Я., Ильбуло-ва Г.Р., Исанбаева Г.Т. Содержание тяжелых металлов в почве окрестностей карьеров Челябинской области // Соврем. пробл. науки и образов. 2015. № 2.
17. Соловьев А.П., Матвеев А.А., Ряховский В.М. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 1978.
18. СупондуковЯ.Т., Семенова И.Н., ЗукарнаевА.Б., Хабиров И.К. Антропогенная трансформация почв города Сибай в зоне влияния предприятий горнорудной промышленности. Уфа, 2014.
19. Тиссен С. Геохимические и фитобиологические связи в свете прикладной геофизики // Геохимические методы поисков рудных месторождений. М., 1954.
20. Токтар М, Атагельдиев М, Мураталиев Ч.Ф., Талуенко З.Н. Содержание тяжелых металлов в техно-генно-нарушенных ландшафтах при разработке рудных месторождений // Мат-лы Всерос. науч. конф. «Почва как базовый компонент наземных экосистем». Новосибирск, 1—4 окт. 2014 г.
21. Трефилова О.В., Гродницкая И.Д., Ефимов Д.Ю. Динамика эколого-функциональных параметров реплан-тоземов на отвалах угольных разрезов Центральной Сибири // Почвоведение. 2014. № 1.
22. Ушак А.Т. Типоморфные особенности и условия образования минералов ртутных рудопроявлений Северо-Западного Кавказа: Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. Ростов-на-Дону, 1971.
23. Avantika Ch, Vipin K, Kumar J.M. The seasonal changes in soil properties due to coal mine impacts // Carp. J. Earth Environ. Sci. 2015. Vol. 10, N 1.
24. Fernandes-Martinez R, Rucandio M.I. Total mercury, organic mercury and mercury fractionation in soil profiles from the Alden mercury mine area // Environ. Sci.: Proc. and Impacts. 2014. Vol. 16, N 2.
Поступила в редакцию 24.10.2016
SOME GEOCHEMICAL FEATURES OF THE SOILS FORMED UNDER CONDITIONS OF WASTE MERCURY DEPOSITS WITHIN THE KRASNODAR TERRITORY
V.A. Alekseenko, A.V. Alekseenko, L.G. Bogatyrev, N.V. Shvydkaya, A.I. Benediktova
For the first time studied the geochemical characteristics of soils developed in a waste of cinnabar deposits within the North-West Caucasus. It is shown that in the group lithophilic elements leading place belongs to titanium and manganese, in the group siderophilic — nickel and cobalt, and the group chalcophilic — zinc and copper. Related laws established for the ash composition of the studied tree species — hornbeam, pine. It was found that, despite the various elements of the meso-relief, within which there is a modern restoration of soil, the content of elements characterized by low contrast.
Key words: biogeochemistry, waste mercury deposits, ash plant composition, the content of trace elements in soils.
Сведения об авторах
Алексеенко Владимир Алексеевич, докт. геол.-минерал. наук, академик РАЕН, профессор каф. безопасности жизнедеятельности Новороссийского ГМУ им. Ф.Ф. Ушакова. E-mail: [email protected]. Алексеенко Алексей Владимирович, аспирант каф. геоэкологии Санкт-Петербургского горного ун-та. E-mail: [email protected]. Богатырёв Лев Георгиевич, канд. биол. наук, доцент каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: [email protected]. Швыдкая Наталья Владимировна, канд. биол. наук, доцент каф. ботаники и кормопроизводства агрономического ф-та Кубан. гос. аграр. ун-та. E-mail: [email protected]. Бенедиктова Анна Игоревна, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail:[email protected].
