CC BY
29
Вероятно, увеличению показателя работоспособности студентов в высокогорной зоне способствовала активация гипофизарно-адренокортикальной и симпатической систем еще в период подъема на высоту. Так как еще до физической нагрузки произошло усиление функции систем доставки кислорода к тканям и обеспечение мобилизации энергетических ресурсов организма, студентам было легче перейти из фазы врабатывания в фазу устойчивого (стационарного) состояния.
Известно, что у спортсменов активация симпатической нервной системы происходит еще в предстартовом состоянии по механизму условно-рефлекторных связей.
Для того чтобы организм быстрее врабатывался и переходил в стационарное состояние необходимо в предстартовом состоянии выполнять разминку. По-видимому, подъем на высоту в нашем эксперименте вызвал «эффект предстартового состояния». Именно по этой причине результаты физической работоспособности в высокогорье выше, чем в предгорье.
Ухудшение самочувствия студентов при трансграничном переезде из предгорья в высокогорье и при спуске с высоты наблюдалось у меньшей части студентов (табл. 6).
Таблица 6
Изменение самочувствия студентов при подъеме, спуске и пребывании на высоте 2506 м над уровнем моря (%)
Условия по отношению к высоте 2506 м над уровнем моря Головная боль Сонливость «Заложенность» в ушах
Подъем на высоту 14,2 14,2 7,1
Пребывание на высоте 21,4 14,2 21,4
Спуск с высоты 7,1 - 78,5
В то же время, имеет смысл отметить, что при пребывании на высоте процент студентов с головной болью и с ощущением «заложенности» в ушах увеличился, а при спуске ощущение «заложенности» в ушах появилось у большинства из студентов. Нестабильное самочувствие студентов вызвано, скорее всего, сосудо-двигательными реакциями в ответ на изменение высоты местности, тем более при кратковременном пребывании в новых для организма условиях (медленный подъем на высоту, пребывание на высоте в течение 2 часов и сравнительно быстрый спуск). В данном случае уместно говорить о незавершенной адаптации, возникающей вследствие дефицита времени для перехода в завершенное состояние. По мнению С.Г. Кривощекова, В.П. Леутина, М.Г. Чухровой (1998), это состояние не предполагает нарушения адаптивного процесса, а отражает лишь его «незавершенность» по причине невозможности выработки оптимальных механизмов, либо ослабления функциональных резервов организма [3].
Библиографический список
Таким образом, на фоне нестабильного самочувствия и состояния сердечно-сосудистой системы при изменении высоты местности у студентов наблюдалось повышение физической работоспособности.
Выводы
10. Отмеченная у студентов тахикардия, а также повышение АД в высокогорной зоне связаны с возбуждением симпатической нервной системы.
11. Увеличению показателя работоспособности студентов в высокогорной зоне способствовала активация гипофизарно-адренокортикальной и симпатической систем еще в период подъема на высоту, вызвавшего «эффект предстартового состояния».
12. Нестабильное самочувствие студентов вызвано сосудодвигательными реакциями в ответ на изменение условий среды, тем более при кратковременном их пребывании в рассмотренных высотах.
1. Агаджанян, Н. А. Адаптация и резервы организма / Н. А. Агаджанян. - М. : Физкультура и спорт, 1983. - 174 с.
2. Агаджанян, Н. А. Горы и резистентность организма / Н. А. Агаджанян, М. Миррахимов. - М. : Наука, 1970. - 184 с.
3. Кривощеков, С. Г. Психологические аспекты незавершенной адаптации / С. Г. Кривощеков, В. П. Леутин, М. Г. Чухрова. - Новосибирск, 1998. - 100 с.
4. Миррахимов, М. Горная медицина / М. Миррахимов, П. Гольдберг. - Фрунзе, 1978. - С. 15-16.
5. Атлас Республики Алтай / ред. Н. Г. Селедцова, Н. С. Шпилекова. - 1 : 2 400 000. - Горно-Алтайск : Научно-методический центр комитета науки и образования Республики Алтай. Горно-Алтайский государственный университет, 1998. - 22 с.
Материал поступил в редакцию 5. 09. 2007.
УДК 631.4
А. В. Пузанов, С. С. Мешкинова
ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДОЛИНЫ СРЕДНЕЙ КАТУНИ
Исследовано физико-химические свойства и содержания микроэлементов в почвах долины Средней Катуни. Выявлено, что исследуемые почвы характеризуются слабощелочной и щелочной реакцией среды, высоким содержанием карбонатов, легким гранулометрическим составом и концентрации микроэлементов в почвах находятся ниже уровня ПДК для почв.
Катунь и ее притоки дренируют почвенный покров, характеризующийся сложнейшей структурой. Многообразие факторов почвообразования, проявление высотной поясности в пределах исследуемого района предопределило целую гамму типов почв.
Рельеф долины Средней Катуни (р. Ак-Кем - р. Сема) преимущественно низкогорный. Только отдельные вершины и небольшие кряжи выходят за абсолютную отметку 1000м. Долина реки широкая, хорошо разработанная, врезанная в коренные горные породы.
В пределах района исследований господствуют степные и сухостепные ландшафты. Это наиболее теплый район Центрального Алтая. Средняя температура января здесь -14 ... -16 °С, средняя условная температура -20 - -22 °С [1] . Среднегодовая температура составляет +2 -+3°С, общее годовое количество осадков 400 мм. Долина Средней Катуни отличается широким развитием сосновых лесов. Для крутых склонов долины Катуни характерны петрофитные варианты каменистых степей [2].
Почвообразующими породами являются элювиальные, делювиальные, аллювиально-делювиальные, аллювиальные отложения, щебнисто-песчаные, щебнистосупесчаные, галечниково-песчаные и галечниково-
супесчаные, а также хорошо сортированные песчаные отложения. Петрографический и минералогический состав отложений разнообразен [3, 4].
В долине Средней Катуни формируются следующие типы почв: горно-лесные черноземовидные, черноземы обыкновенные, черноземы южные и каштановые.
Горно-лесные черноземовидные почвы. Почвенный профиль горно-лесных черноземовидных почв образует следующая система генетических горизонтов: (А0)-А1-(АВ)-В(В1В2)-ВСк-Ск.
(А0) - мощность 3-6 см, темно-бурая подстилка из опада хвои, листьев, остатков трав, мхов.
А1 гумусово-аккумулятивный горизонт черного или темно-серого цвета, супесчаный или легкосуглинистый. Структура зернистая, мелко-комковато-зернистая или творожистая. Отмечается обилие корней, следов жизнедеятельности почвенных животных: кротовины, черво-роины.
В(В1В2) - иллювиальный или иллювиально-карбонатный горизонт, мощность варьирует. Желтовато-бурый или бурый, гранулометрический состав различный.
Ск - материнская порода слегка затронута почвообразованием, супесчано-каменистая или суглинисто-каменистая различного петрографического состава.
Ведущий почвообразовательный макропроцесс -дерновый: сопровождается значительным накоплением органического вещества в гумусово-аккумулятивном горизонте.
Черноземы обыкновенные. Площади данного подтипа черноземов приурочены к право- и левобережным террасам долины Средней Катуни различного уровня, к склонам и шлейфам различных экспозиций.
Черноземы обыкновенные сформировались в условиях умеренно континентального субгумидного климата под разнотравно-луговыми степями. Естественная растительность, в значительной мере с которой связано образование данного подтипа черноземов, в настоящее время уничтожена. Практически все площади, занимаемые обыкновенными черноземам, распаханы. Сведение естественной растительности при нерациональном землепользовании привело к эрозионным и дефляционным процессам, которые обусловили потерю тонкодисперсных, наиболее ценных в агрономическом и биоэкологи-
ческом аспектах, фракций мелкозема почв.
Почвообразующими породами являются делювиальные, аллювиально-делювиальные, аллювиальные отложения щебнисто-песчаные, щебнисто-супесчаные, галечниково-песчаные и галечниково-супесчаные, а также хорошо сортированные песчаные отложения аллювиального генезиса. Петрографический и минералогический состав отложений разнообразен. В составе мелкозема низкое содержание мелкодисперсных фракций. Ведущую роль в формировании черноземов играет различная мощность мелкоземистых отложений.
Черноземы обыкновенные имеют хорошо развитый профиль с полным набором генетических горизонтов, присущих классическим представлениям о данном подтипе черноземов, если они формируются на отложениях большой мощности.
Строение профиля черноземов обыкновенных, несмотря на их разнообразие, можно охарактеризовать следующей обобщающей схемой: А1(Апах)- АВ(СаС03)-В(СаС03)- С(СаС03)
А1 характеризуется темно-серой, буровато-темносерой окраской, легкосуглинистым, супесчаным, иногда песчаным гранулометрическим составом. Апах - как правило, бесструктурный, а целинные варианты непрочно комковатые, сложение рыхлое. Карбонаты в большинстве случаев выщелочены. Обилие корней и корневых остатков.
В(СаС03) - бурый или светло-бурый, иногда с сероватым оттенком, супесчаный или песчаный, сцементирован СаС03 в форме псевдомицелия. Бесструктурный или непрочно комковатый. Корни.
С(СаС03) - материнская порода с большим содержанием карбонатов, светло-бурая, палево-бурая, палево-синевато-буроватая в зависимости от конкретной петрографии отложений, содержит щебень, дресву, гальку.
Черноземы южные. Этот подтип черноземов занимает промежуточное положение между черноземами обыкновенными и темно-каштановыми почвами.
Черноземы южные приурочены к террасам различных уровней право- и левобережий долины Средней Катуни, к конусам выноса ее притоков, к шлейфам южных и юго-западных экспозиций. В целинном варианте они формируются под разнотравно-полынно-злаковыми степями.
Южные черноземы формируются на аллювиальных сортированных песках хорошо выраженных террас, пес-чано-(супесчаных)-галечниковых отложениях, песчано-(супесчаных)-щебнистых отложениях делювиального генезиса и разнообразного петрографического и минералогического состава в условиях континентального климата с небольшим количеством осадков.
Почвенный профиль черноземов южных образован системой генетических горизонтов: А(СаС03)-В(СаС03)-ВС(СаСОз)- С(СаСОз).
А гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 15-30 см, серо-буроватой окраски, в пахотном состоянии бесструктурный, целинном - порошисто-комковатый, супесчаный или песчаный, густо пронизан корнями.
В(СаС03) - палево-бурый, светло-бурый, супесчаный или песчаный, сцементирован СаС03 , включение щебня и гальки, мощность 20-30 см.
С(СаС03) - материнская порода буровато-палевого, буровато-серовато-синеватого цвета, песчано-супесчаная с большим количеством щебня, дресвы, гальки, с обильным содержанием карбонатов.
Ведущий почвообразовательный процесс - дерновый.
Каштановые почвы. Каштановые почвы занимают террасы долины Средней Катуни и ее притоков в основном выше с. Куюс. Формируются они на песчано- и су-песчано-галечниковых аллювиальных отложениях. Почвообразование происходит в условиях резко континентального климата, характеризующегося малой годовой нормой осадков и низкими среднегодовыми температурами.
Для естественных степных фитоценозов, произрастающих на этих почвах свойственна очень низкая биологическая продуктивность. Доступные массивы этих почв освоены.
Преобладание процессов физического разрушения над химическим выветриванием - отличительная черта данного типа почвообразования и гипергенеза верхних горизонтов коры выветривания.
Строение почвенного профиля характеризуется следующей системой генетических горизонтов: А(СаС03)-В(СаСОз)-ВС(СаСОз)- С(СаСОз).
(А) - каштановый, супесчаный или песчаный, почти всегда бесструктурный, в распаханном состоянии рыхлый, щебень, галька, сосредоточение максимума корней.
В - белесовато-бурый, палево-бурый, иногда уплотнен за счет карбонатного цемента, легкого гранулометрического состава, обилие щебня и гальки, корни растений.
ВС - белесый, буровато-палевый, горизонт максимальной аккумуляции карбонатов.
С - материнская порода, почти не затронутая почвообразованием, мелкозем супесчаный или песчаный, отложения песчано-(супесчано)-галечниковые окарбона-ченные.
Физико-химические свойства почв долины Средней Катуни
Реакция среды. Показатель pH водной суспензии для почв долины Средней Катуни, варьирует в диапазоне 6,79,2 (табл.1, 2), и в среднем для почвенного покрова составляет 8,1±0,1 при несущественной вариабельности. Близкой к нейтральной среде обладают только гумусовоаккумулятивные горизонты горно-лесных черноземовидных почв, для которых характерно увеличение этого показателя вниз по профилю за счет аккумуляции значительного количества карбонатов кальция и магния.
Каштановые почвы и южные черноземы имеют щелочную реакцию среды (см. табл.2) по всему профилю, конкретный показатель реакции среды связан с накоплением карбонатов.
Таблица 1
Вариационно-статистические параметры некоторых физико-химических свойств почв долины Средней Катуни
Параметры n lim Х± X V, %
Емкость поглощения, мг-экв на 100 г почвы 40 2,5 - 83,2 29,4±3,9 84,2
pH водной суспензии 39 б,7 - 9,2 8,1±0,1 б,7
Концентрация гумуса, % 41 0,2 - 17,1 3,8±0,7 123,3
Емкость поглощения. Величина емкости поглощения почв долины Средней Катуни изменяется в широких пределах - от 2,5 до 83,2 мг-экв на 100 г почвы и составляет 29,4±3,9 мг-экв на 100 г почвы (см. табл. 1, 2).
Значение емкости поглощения для всех типов почв резко падает вниз по профилю, аналогично концентрации гумуса и тонкодисперсных фракций мелкозема, которые интегрально определяют поглотительную способность. В дерновых и гумусовых горизонтах емкость поглощения может достигать существенных величин - 83,2 мг-экв. Этот фактор имеет большое значение при латеральном стоке в верхних горизонтах в весенний период, большая емкость поглощения препятствует выносу биоэлементов и тяжелых металлов в геохимически подчиненные ландшафты.
Таблица 2
Физико-химические свойства почв долины Средней Катуни
Гумус CaCO3 Емкость поглощения Ca2+ Mg2+
Генетический Глубина образца, см % pH водный
горизонт мг-экв на 100г почвы
Чернозем южный маломощный на песчано-щебнистом элювии-делювии. Правобережье долины р. Эдиган, на 700 м ниже с. Эдиган. Разрез 1 МК
д лдер 1-11 4,0 1,0 7,1 б7,2 19,2 7,8
А 11-20 3,95 б,7 7,8 37,8 20,8 10,2
k В1 22-32 0,б2 18,1 7,9 32,8 - -
k В 2 35-45 0,б2 25,4 - 15,9 - -
Ck б0-70 0,30 - - 15,9 - -
Горно-лесная черноземовидная супесчаная среднемощная на щебнисто-песчаном элювии-делювии. Левобережье долины р. Эдиган. Разрез 2 МК
д ■'Т-дер 1-11 1б,2 0,8 б,7 79,9 31,2 7,2
А 15-25 13,б 1,1 7,2 77,3 14,4 25,б
А 35-45 б,0 0,8 7,4 53,8 10,0 10,8
AB 45-55 4,9 2,5 7,7 27,7 - -
к В 1 5б-бб 1,2 33,б 8,0 14,3 - -
к В 2 70-80 1,0 3,1 8,7 15,1 - -
Ck 90-100 Гумус CaCO3 8,1 Емкость поглощения Ca2+ Mg2+
0,5 1 23,1
10,9 - -
Чернозем обыкновенный супесчаный, правобережная терраса Катуни. Разрез 53
К д пах 0-10 5,4 2,3 7,8 3б,3 18,9 8,б
Ак 10-20 5,2 2,7 7,9 27,б 19,2 1,5
вк 2б-3б 2,1 22,0 8,0 б,9 - -
ВСК 40-50 0,9 11,4 8,2 7,8 - -
ск 70-80 0,8 13,9 8,2 8,9 - -
Чернозем южный супесчаный маломощный на щебнисто-супесчаном элювии-делювии. Выше разреза 3 на 50 м. Разрез 4 МК
д ■'Т-дер 0-5 4,1 1,2 7,4 72,2 40,8 5,б
А 5-15 4,0 2,3 7,б б8,9 33,б 3,2
вк 20-30 0,74 27,5 7,9 2б,9 18,4 4,0
ВСК 35-45 0,б0 29,2 8,1 - - -
Ck б0-70 0,32 34,2 8,3 24,4 - -
Чернозем обыкновенный супесчаный. Разрез 41
А 0-10 5,2 3,б 8,3 30,0 20,3 1,8
Вк 20-30 0,8 27,б 8,5 11,б 8,5 2,4
ВСК 35-45 0,8 29,2 8,7 11,б 9,3 1,3
Ск 70-80 0,4 17,8 9,2 б,0 3,0 0,8
Чернозем южный песчаный маломощный на аллювиальном сортированном песке. На 60 м ниже по склону от разреза 6. Разрез 7 МК
k А дер 0-9 4,1 11,2 8,1 14,3 2,4 4,8
АВК 9-18 2,1 15,8 8,1 9,2 5,б 0
к В1 20-30 1,4 18,4 8,3 9,2 - -
к В 2 37-47 0,9 1б,9 8,б 7,б - -
ВСК б5-75 0,4 7,2 8,8 4,2 - -
Ck 110-120 0,2 13,5 8,7 2,5 - -
Горно-лесная черноземовидная супесчаная среднемощная на щебнистом элювии-делювии. Продолжение профиля через р. Ороктой. Разрез 8 МК
А ■П-дер 0,5-9 17,1 1,1 7,2 83,2 44,8 2,4
А 5-15 1б,б 0,8 7,2 83,2 41,2 б,4
AB 32-40 11,8 1,3 7,4 48,7 - -
вск 43-53 3,4 б,8 8,2 21,0 - -
вск б0-70 1,4 13,3 8,3 12,б - -
Ck 90-100 1,0 5,7 8,4 21,0 - -
Темно-каштановая супесчаная.. Разрез 31
А 0-10 4,3 8,2 8,1 29,9 19,8 0,5
Вк 15-25 4,3 10,0 8,2 28,2 23,7 2,2
Ск 50-б0 1,б 13,2 8,3 13,3 2,б 0,5
Примечание: - не определяли
Карбонаты кальция и магния. Почвы долины Средней Катуни формируются на мощных карбонатных аккумулятивных корах выветривания, поэтому наличие карбонатных горизонтов с высоким содержанием карбонатов кальция и магния - геохимическая особенность почв и почвообразования в долине Средней Катуни (см. табл. 2). Содержание карбонатов в горизонте их максимальной аккумуляции варьирует от 2,4 до 44,8%. Карбонаты в почвенных профилях находятся в форме пропитки, корочек на нижней поверхности щебня, гальки, валунов, в суглинистых разновидностях - в псевдомицелярной форме. Практически во всех типах почв прослеживается горизонт максимальной аккумуляции карбонатов, глубина залегания которого определяется проявлением конкретных почвообразовательных процессов и положением почвы в рельефе. Карбонатные горизонты служат экраном на пути вертикальных и латеральных потоков мигрирующих химических элементов почвенных растворов [5].
Органическое вещество. Содержание и запасы гумуса в разнотипных почвах долины Катуни подвержено существенному варьированию (см. табл. 1), а для большинства степных почв, образующих основу структуры почвенного покрова долины Средней Катуни, концентрация органического вещества незначительна и составляет 3,8+0,7%, изменяясь от 0,2 до 17,1 % (см. табл. 2). Состав гумуса преимущественно фульватно-гуматный, за исключением каштановых почв, отличающихся нетрадиционным характером качественного состава гумуса - гу-матно-фульватным [6]. Мощность гумусосферы почвенного покрова долины Средней Катуни равна 22 + 0,8 см, при существенном варьировании.
Запасы гумуса в 40 см слое небольшие - примерно 65 т/га. Запасы наземной и подземной фитомассы в долине Средней Катуни незначительны и соответствуют запасам фитомассы зоны сухих степей - 4-5 ц/га.
Физические свойства почв
Гранулометрический состав. Почвы долины Средней Катуни формируются в основном на песчаных, супесчаных аллювиальных отложениях террас, конусов выноса и делювиальных склонов.
Мелкоземистые фракции <0,01 мм, вероятно, были вынесены за пределы долины с водными потоками в ледниковый и постледниковый период [7]. В составе
мелкозема почв (< 1 см) превалируют фракции крупного, мелкого и среднего песка (табл. 3, 4).
Содержание пылеватой фракции находится в пределах первых десяти процентов. Фракция физической глины равна 19,6 ± 1,5 %, при существенном варьировании. Содержание активного в физико-химическом отношении ила достигает всего лишь 6,1 ± 0,7 %.
Таблица 3
Гранулометрический состав почв долины Средней Катуни
Генетический горизонт Глубина образца, см Количество частиц диаметром (мм), %
1-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,001 Сумма фракций <0,01
Чернозем южный маломощный на песчано-щебнистом элювии-делювии. Правобережье долины р. Эдиган, на 700 м ниже с. Эдиган. Разрез 1 МК
д ^дер 1-11 13,0 48,3 28,8 б,б 1,0 2,3 9,9
А 11-20 18,7 32,б 31,7 5,8 б,7 4,5 17,0
к В1 22-32 1б,3 40,8 2б,1 4,8 3,7 8,3 1б,8
к В 2 35-45 2б,0 34,8 19,4 12,5 2,5 4,8 19,8
Ck б0-70 20,1 41,1 21,3 5,0 5,4 7,1 17,5
Горно-лесная черноземовидная супесчаная среднемощная на щебнисто-песчаном элювии-делювии. Левобережье долины р. Эдиган. Разрез 2 МК
А ^дер 1-11 12,4 43,1 33,б 5,7 3,0 2,2 10,9
А 15-25 15,4 38,4 37,3 5,4 2,8 0,7 8,9
А 35-45 5,2 28,4 35,7 10,5 9,3 10,9 30,7
AB 45-55 9,2 30,0 24,7 11,1 10,2 14,8 3б,1
к В1 5б-бб 18,9 3б,б 12,8 7,8 11,9 12,0 31,7
к В 2 70-80 12,5 32,8 18,1 5,9 14,7 1б,7 3б,б
Ck 90-100 24,5 28,9 14,б 7,9 11,3 12,8 31,9
Чернозем обыкновенный супесчаный маломощный на аллювиально-делювиальных песчано-галечниково-щебнистых отложениях. Разрез 53К
К А пах 0-10 42,9 2б,3 17,0 5,8 4,4 3,б 13,8
Ак 10-20 40,5 27,1 1б,б 7,0 5,2 3,б 15,8
вк 25-35 30,3 31,б 14,9 5,1 5,7 12,4 23,2
ВСК 40-50 43,9 25,б 10,2 4,7 б,9 8,7 30,3
ск 70-80 б1,1 13,9 11,б 3,8 4,8 4,8 13,3
Чернозем южный супесчаный мало Выше разі мощный на щебнисто-супесчаном элювии-делювии. зеза 3 на 50 м. Разрез 4 МК
А ^дер 0-5 19,б 42,8 32,б 2,0 1,8 1,2 5,0
А 5-15 24,1 31,9 29,8 4,1 б,3 3,8 14,2
вк 20-30 1б,1 31,б 30,1 9,8 10,1 2,3 22,2
ВСК 35-45 17,3 35,1 28,4 8,0 8,0 3,2 19,2
Ck б0-70 11,5 б3,2 4,7 10,4 б,9 3,3 20,б
Чернозем обыкновенный супесчаный среднемощный на двучленных отложениях. Разрез 73К
А ■П-дер 0-10 б,0 37,4 47,2 5,0 2,б 1,8 9,4
А 15-25 8,9 38,7 32,2 8,8 7,1 4,3 20,2
AB 28-3б 5,7 3б,3 25,б 15,2 б,2 11,0 32,4
вк 3б-45 20,7 22,8 21,5 10,2 11,2 13,б 35,0
вск 45-55 5,5 47,7 19,0 5,1 14,5 8,2 27,8
ск 70-80 24,7 40,5 20,3 2,9 б,4 5,2 14,5
Чернозем южный песчаный маломощный на аллювиальном сортированном песке. На 60 м ниже по склону от разреза 6. Разрез 7 МК
к А дер 0-9 47,4 40,8 8,5 0,б 2,5 0,2 3,3
АВК 9-18 40,5 4б,3 5,0 2,3 5,1 0,8 8,2
к В1 20-30 42,2 44,4 4,3 0,9 4,7 3,5 9,1
к В 2 37-47 53,4 35,9 3,9 1,4 4,б 0,8 б,8
Генетический горизонт ВСК Глубина образца, см б5-75 Количество частиц диаметром (мм), %
1-0,25 53,4 0,25-0,05 38,5 0,05-0,01 4,2 0,01-0,005 1,4 0,005-0,001 1,9 <0,001 0,б Сумма фракций <0,01 3,9
Ck 110-120 5б,9 3б,9 4,1 1,0 1,2 0,б 2,8
Горно-лесная черноземовидная супесчаная среднемощная на щебнистом элювии-делювии. Продолжение профиля через р. Ороктой. Разрез 8 МК
д ^дер 0,5-9 30,7 34,9 25,5 5,8 2,7 0,4 8,9
А 5-15 20,1 33,1 37,3 4,2 4,0 1,3 9,5
AB 32-40 23,1 27,9 37,2 1,0 10,4 0,4 11,8
вск 43-53 40,1 34,8 4,4 11,9 б,3 2,5 20,7
вск б0-70 21,8 21,1 17,7 7,9 21,1 10,4 39,4
Ck 90-100 4б,8 33,0 5,9 3,7 б,9 3,7 14,3
Горно-лесная черноземовидная песчаная на песчано-щебнистом делювии. Ниже разреза 8 по склону на 100 м. Разрез 9 МК
А ^дер 0,5-7 1б,9 29,0 2б,2 8,б 11,б 7,7 27,9
А 10-20 17,б 27,8 29,5 7,3 10,1 7,7 25,1
Ак 22-32 22,5 25,0 28,4 8,1 8,3 7,7 24,1
АВК 40-50 19,б 3б,0 21,8 8,б б,б 7,4 22,б
вк б0-70 11,1 38,7 25,5 б,7 7,0 11,0 24,7
вск 85-95 13,9 34,8 19,1 7,1 11,9 13,2 32,2
Ck 120-130 17,б 15,3 25,8 9,0 14,4 17,9 41,3
Таблица 4
Вариационно-статистические параметры содержания фракций мелкозема в почвах долины Средней Катуни
Фракции, мм n lim Х±х V
%
1-0,25 47 5,2-б1,1 24,8± 2,2 б0,4
0,25-0,05 47 13,9-б3,2 34,5± 1,3 25,1
0,05-0,01 47 3,9-47,2 21,3± 1,б 51,5
0,01-0,005 47 0,б-15,2 б,3± 0,5 53,7
0,05-0,001 47 1,0-21,1 7,1±0,б 59,б
0,001 47 0,2 -17,9 б,1± 0,7 80,2
0,01 47 2,8-41,3 19,б± 1,5 53,4
Микроэлементы в почвах долины Средней Катуни
Кобальт. Кларк кобальта в земной коре, по А.П. Виноградову [8], равен 18 мг/кг. Среднее содержание микроэлемента в гранитном слое составляет 7,3 мг/кг (Беус и др., 1976).
Собственные породообразующие минералы кобальта отсутствуют. Он входит в состав минералов мышьяка, серы и селена, а наиболее часто - минералов железа.
Состав почвообразующих пород является основным фактором, определяющим уровень содержания тяжелого металла в незагрязненных почвах. В земной коре высокие концентрации кобальта характерны для ультраосновных пород (100-220 мг/кг), а содержания в кислых породах значительно ниже (115 мг/кг). Основные породы содержат в среднем 35-50 мг/кг элемента.
В ряду осадочных пород максимальные
концентрации элемента свойственны глинам - 14-20мг/кг и сланцам - 11-20 мг/кг, минимальные - песчаникам - 0,310мг/кг и известнякам - 0,1-3,0 мг/кг [9].
Концентрация микроэлемента в горных породах Алтае-Саянской горной страны варьирует от 1 до 239 мг/кг. Кислые породы Алтая, по данным М.А. Мальгина [3], содержат элемента 3-21 мг/кг, по данным H.H. Амшинского [10] - 3,6 -27 мг/кг. Кислые породы Тувы, по свидетельству Я.Д. Шенкмана [11], содержат кобальта 2,5-3,8 мг/кг; средние - 21-132; основные - до 239 мг/кг.
Содержание кобальта в черноземных почвах СССР в среднем 12,9±0,42 мг/кг, в серых лесных - 11,5±0,33, в почвах таёжно-лесной зоны в целом - 5,9±0,21 мг/кг. Несколько больше кобальта в почвах равнинной части Алтая - 20 мг/кг [12]. Так, в горно-лесных черноземовидных почвах Горного Алтая концентрация кобальта варьирует от 9,2 до 28,9 мг/кг, в каштановых - от 6,0 до 41,2 мг/кг Региональный фон кобальта для почв Горного Алтая составляет 15,8±0,2 мг/кг [3].
Таблица 5
Микроэлементы в почвах долины Средней Катуни, мг/кг
Генетический горизонт, глубина образца, см Zn Co Pb Cu Cr Hg
Чернозем южный маломощный на песчано-щебнистом элювии-делювии. Правобережье долины р. Эдиган, на 700 м ниже с. Эдиган. Разрез 1 МК
д ^дер 0,5-11 50 22 17 60 170 0,085
А 11-20 40 20 15 50 170 0,065
k В1 22-32 30 20 12 45 120 0,055
k В 2 35-45 20 15 9 35 100 0,075
ck 60-70 30 20 17 60 150 0,100
Горно-лесная черноземовидная среднемощная супесчаная на щебнисто-песчаном элювии-делювии. Левобережье долины р. Эдиган. Разрез 2 МК
А ^дер. 1-11 100 12 12 40 170 0,075
А 15-25 150 13 14 50 150 0,070
А 35-45 200 20 15 50 150 0,100
AB 45-55 150 20 22 50 120 0,125
к В1 56-66 150 17 17 60 150 0,130
к В 2 70-80 100 12 15 60 80 0,130
Ck 90-100 150 25 17 70 150 0,115
Чернозем обыкновенный супесчаный маломощный на аллювиально-делювиальных
песчано-галечниково-щебнистых отложениях. Разрез 53
К А пах 0-10 30 15 30 60 200 0,192
Ак 10-20 30 10 30 60 150 0,256
Вк 26-36 40 10 30 60 150 0,180
ВСК 40-50 40 10 30 60 100 0,256
Ск 70-80 40 20 20 80 300 0,288
Чернозем обыкновенный супесчаный на аллювиально-делювиальных отложениях. Разрез 57
А™ 0-10 40 10 20 60 100 0,160
AB 16-26 60 30 30 100 300 0,272
Вк 30-40 40 10 10 50 60 0,320
Вк 50-60 40 10 20 50 200 0,368
СДК 80-90 40 20 20 60 150 0,272
Чернозем южный маломощный супесчаный на щебнисто-супесчаном элювии-делювии. Выше разреза 3 на 50 м. Разрез 4 МК
А Л-дер 0-5 60 20 12 50 120 0,100
А 5-15 50 15 12 60 180 0,115
Вк 20-30 50 20 12 60 180 0,085
ВСК 35-45 30 15 10 50 80 0,075
ck 60-70 40 17 12 60 90 0,085
А ^дер 0-5 60 20 12 50 120 0,100
Чернозем южный маломощный песчаный на аллювиальном сортированном песке.
На 60 м ниже по склону от разреза 6. Разрез 7 МК
k А дер 0-9 60 25 20 60 170 0,150
АВК 9-18 60 20 20 60 150 0,150
к В1 20-30 60 15 20 50 100 0,180
к В 2 37-47 60 25 20 65 200 0,235
ВСК 65-75 60 20 20 60 120 0,235
ck 110-120 50 25 15 50 140 0,235
Горно-лесная черноземовидная среднемощная супесчаная на щебнистом элювии-делювии. Продолжение профиля через р. Ороктой. Разрез 8 МК
А Л-дер 0,5-9 40 20 14 45 150 0,065
А 5-15 30 30 12 40 220 0,090
AB 32-40 50 35 22 60 220 0,110
ВСК 43-53 70 30 20 50 150 0,135
ВСК 60-70 - 40 30 55 120 0,100
ck 90-100 100 55 30 80 170 0,150
Горно-лесная черноземовидная песчаная на песчано-щебнистом делювии. Ниже разреза 8 по склону на 100 м. Разрез
Генетический горизонт, глубина образца, см Zn Co Pb Cu Cr Hg
9 МК
к А дер 0,5-7 50 17 15 45 450 0,175
А 10-20 50 17 17 50 200 0,100
Ак 22-32 50 20 20 45 140 0,100
АВК 40-50 60 20 15 50 170 0,135
Вк 60-70 50 20 22 60 170 0,140
ВСК 85-95 50 20 17 50 220 0,130
Ck 120-130 50 17 20 45 120 0,070
Каштановая песчаная маломощная на щебнисто-песчаном элювио-делювии. Разрез 5
Ак 0-10 60 40 20 80 300 0,408
Вк 20-30 100 60 30 100 400 0,561
ВСК 40-50 80 50 30 100 400 0,548
Светло-каштановая супесчаная. Разрез 4
А 0-15 60 30 80 80 300 1,060
В1 30-40 60 30 50 60 300 1,060
В2 70-80 40 10 30 60 300 1,750
С 105-115 80 40 60 80 300 0,216
Средняя концентрация кобальта в почвах долины Средней Катуни 22,2±1,5 мг/кг и варьирует в пределах от 10 до 60 мг/кг. Подтверждается зависимость между содержанием валового кобальта в гумусовом горизонте и в почвообразующих породах (см. табл. 5, 6 ).
Цинк. Цинк - один из главных микроэлементов, имеющий важное значение в процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов. Кларк цинка в земной коре, по А.П. Виноградову, равен 83 мг/кг. Содержание элемента в основных породах - 130 мг/кг [8]. Средняя концентрация 2п в гранитном слое равна 51 мг/кг.
Таблица 6
Вариационно-статистические параметры концентрации микроэлементов в почве долины Средней Катуни
Химический элемент n 1т X±X V, % Кларк в земной коре, % по А.П.Виноградову
%
Кобальт 54 10-60 22,2±1,5 50,0 18,0
Цинк 53 20-200 63,0±5,1 58,8 83,0
Свинец 53 9-80 21,6±1,7 57,7 16,0
Медь 54 35-100 58,9±2,0 24,4 47,0
Хром 54 60-450 182,2±11,6 46,7 83,0
Ртуть 54 0,1-1,8 0,2±0,0 125,7 0,083
В магматических породах цинк главным образом входит в состав биотита, амфибола, пироксина и распределен равномерно, его содержание колеблется в пределах 40-120 мг/кг [9]. В магматических породах. Сульфиды цинка часто образуют богатые месторождения.
В ряду осадочных пород максимальные концентрации элемента свойственны глинам и сланцам - 80-120 мг/кг, минимальные - песчаникам и известнякам - 10-30 мг/кг [9].
Состав почвообразующих пород является основным фактором, определяющим уровень содержания цинка в незагрязненных почвах. Основные типы осадочных пород на территории бывшего СССР содержат в среднем следующие количества элемента: глины и глиняные сланцы - 60 мг/кг, лесс и лессовидные суглинки - 50 мг/кг, покровные суглинки - 40 мг/кг, валунные суглинки - 35 мг/кг, пески и супеси - 10 мг/кг, элювий карбонатных пород - 12мг/кг [14]. Среднее содержание цинка в почвах мира равен 61,5 мг/кг [9], в почвах Советского Союза составляет 50 мг/кг [15], а региональный фон почв Западной Сибири равен 85,5 мг/кг [16]. ПДК цинка
в почвах, по А. К1оке, - 300 мг/кг [13].
Содержание и распределение цинка в почвах долины Средней Катуни подвержено существенному варьированию, как по профилю, так и в пространстве(см.табл. 5, 6). Средняя концентрация элемента в почвенной толще исследуемой территории 63,0±5,1 мг/кг и варьирует в пределах от 20 до 200 мг/кг. Цинк - элемент - биофил, ему свойственно биогенное накопление в гумусовоаккумулятивном горизонте ряда разрезов.
Разнообразие концентраций цинка определяется конкретными свойствами почв (гумусное состояние, емкость поглощения, окислительно-восстановительные условия, pH среды, минералогия и петрография), а также положением их в системе элементарных геохимических ландшафтов. Почвы наследуют уровень содержания цинка от почвообразующих пород.
Свинец. Накапливается в кислых сериях магматических пород и в глинистых отложениях (10-40 мг/кг), ультраосновные породы и известковистые осадки содержат 0,1-10 мг/кг [9]. Кларк элемента в литосфере равен 16 мг/кг, в почвах - 10 мг/кг [8]. Средние граниты содержат 30 мг/кг свинца, средние базальта - 5 мг/кг.
Концентрация свинца в поверхностных горизонтах почв мира колеблется в пределах 3-189 мг/кг, средние значения по подтипам почв составляют 10-67 мг/кг [9]. Содержание свинца в поверхностном слое почв США составляет в среднем 20 мг/кг [9], средняя концентрация свинца в поверхностных горизонтах почв в глобальных масштабах оценивается в 25 мг/кг. Содержание элемента в совокупности почв СССР оценивается в 11,6 мг/кг [14], Западной Сибири - 16,4 мг/кг [16]. ПДК по К1оке [13] достигает 100 мг/кг. Верхний предел свинца в нормальных почвах оценивается в 70 мг/кг.
Содержание свинца в почвах определяется составом материнских пород, он ассоциируется с глинистыми минералами, оксидами марганца, гидроксидами железа и алюминия и органическим веществом. Свинец также может концентрироваться в карбонатах и фосфатных конкрециях. В условиях щелочной реакции среды свинец осаждается. Элемент находится в тесной связи с содержанием в почве органического вещества.
Содержание свинца в почвах исследуемой территории (см. табл. 5, 6) находится в пределах фоновых значений, и существенно ниже ПДК свинца для почв. Средняя концентрация элемента в почвах долины Средней Катуни 21,6±1,7 мг/кг и варьирует в пределах от 9 до 80 мг/кг.
Медь. Среднее содержание в земной коре составляет 47 мг/кг [8], средние граниты содержат 10 мг/кг, средние базальты - 100 мг/кг. Медь образует большое число минералов, наиболее распространенные - простые и сложные сульфиды. Медь считается одним из наиболее подвижных тяжелых металлов в гипергенных процессах.
Распределение меди в профиле почв контролируется содержанием гумуса и карбонатов, реакцией среды. Уровень содержания меди в почвах определяется таковым в почвообразующих породах.
Средние содержания меди в почвах мира колеблются в пределах 6-60 мг/кг, в почвах США 14-41 мг/кг [9]. Почвы СССР в целом содержат 19,5 мг/кг [14], Западной Сибири - 33,8 мг/кг [16]. Региональный фон меди в почвах Горного Алтая составляет 31,6 мг/кг[3]. ПДК рассматриваемого элемента по К1оке в почвах равен 100 мг/кг [13].
Отличительной чертой распределения меди в профиле почв является её биогенная аккумуляция в гумусовом горизонте.
Концентрация меди в почвах долины Средней Катуни существенно ниже ПДК (см. табл. 5, 6). Средняя концентрация элемента в почвах исследуемой территории 58,9±2,0 мг/кг и варьирует в пределах от 35 до 100 мг/кг. В ряде почв обнаруживается биогенная аккумуляция элемента.
Хром. Содержание элемента в кислых изверженных породах колеблется в пределах 5-120 мг/кг [9], кларк
хрома в литосфере равен 83 мг/кг [9]. Средние граниты содержат элемента 10 мг/кг, средние базальты - 200 мг/кг.
Уровни содержания хрома зависят от таковых в материнских породах. Песчаные почвы, как правило, обеднены элементом.
Среднее содержание хрома в поверхностном слое почв мира в целом оценивается в 65 мг/кг, почв США -54 мг/кг [9], почв СССР - 200 мг/кг по данным [8] и 53 мг/кг, по данным [14]. Вероятно, последние две цифры основываются на результатах спектрального анализа, который завышает концентрацию хрома в почвах. В почвах Западной Сибири концентрация хрома в среднем составляет 59,5 мг/кг [16].Загрязненные почвы содержат элемента 214-399 мг/кг. ПДК хрома в почвах по К1оке [13] равен 100 мг/кг.
Концентрация хрома в почвах долины Средней Катуни колеблется от 60 до 450 мг/кг (см. табл. 5, 6), при средней концентрации 182,2±11,6 мг/кг.
Ртуть. Содержание ртути в магматических породах составляет сотые доли мг/кг, в глинистых отложениях -0,20-0,40 мг/кг, сланцах - 0,18-0,40 мг/кг, песчаниках -0,04-0,10 мг/кг [9]. Кларк ртути в литосфере равен 0,08 мг/кг [8]. Ртуть может образовывать несколько ионных форм, но она малоподвижна при выветривании. Поступающая в почву ртуть связывается в элементарной форме и в виде катионных или анионных комплексов. Накопление ртути в почве контролируется образованием органических комплексов и осаждением. Удалению ртути из среды в виде паров способствуют некоторые типы бактерий. Концентрация ртути в профиле незагрязненных почв наследуется от материнских пород. Средняя фоновая концентрация элемента в поверхностных горизонтах почв мира не превышают 0,4 мг/кг, при колебании от 0,005 до 1,50 мг/кг [9].
В профиле почв долины Средней Катуни ртуть распределяется неравномерно (см. табл. 5, 6). В общем, среднее содержание ртути в почвах долины Средней Катуни составляет 0,2 мг/кг, с пределами колебаний от 0,11,8 мг/кг (см. табл. 6). С глубиной содержание элемента увеличивается. Связано это с наличием карбонатов в горизонтах В и С, являющихся геохимическим барьером.
Выводы:
1. основу структуры почвенного покрова долины Средней Катуни образуют следующие типы и подтипы почв: горно-лесные черноземовидные, черноземы обыкновенные, черноземы южные и каштановые;
2. исследуемые почвы характеризуются слабощелочной и щелочной реакцией среды, высоким содержанием карбонатов, легким гранулометрическим составом;
3. почвенно-биогеохимическую обстановку в районе исследований можно квалифицировать как фоновую.
Работа выполнена при поддержке грантов РГНФ 07-06-18019е и РФФИ 06-08-00438а.
Библиографический список
1. Сухова, М.Г. Климаты ландшафтов Горного Алтая и их оценка для жизнедеятельности человека / М.Г Сухова, В.И Русанов. -Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004. - 150 с.
2. Куминова, A.B. Растительный покров Алтая / A.B. Куминова. - Новосибирск: Издательство Сибирского отделения АН СССР, 1960. - 450 с.
3. Мальгин, М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае / М.А. Мальгин. - Новосибирск: Наука, 1978. - 272 с.
4. Почвы Горно-Алтайской автономной области. - Новосибирск: Наука, 1973. - 351 с.
5. Лукашев, К.И. Геохимическое поведение элементов миграции / К.И. Лукашев. - Минск, 1964.
6. Ковалев, Р.В. Почвы Горно-Алтайской автономной области / Р.В. Ковалев, В.И. Волковинцер, В.А. Хмелев. - Новосибирск.:
Наука, 1973. - 351 с.
7. Зятькова, Л.К. Структурная геоморфология Алтае-Саянской горной области / Л.К. Зятькова. - Новосибирск: Наука, 1977. -215 с.
8. Виноградов, А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры /
А.П. Виноградов //Геохимия - 1962. - №7.
9. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. - М.: Мир, 1989. - 439 с.
10. Амшинский, H.H. Вертикальная петрогеохимическая зональность гранитоидных плутонов (на примере Алтая) / H.H. Амшинский. - Новосибирск: Зап. Сиб. кн. изд-во, 1973. - 200 с.
11. Шенкман, Я.Д. Гранитоидные интрузивные комплексы Восточной Тувы /Я.Д. Шенкман. - М.: Недра, 1980. - 133 с.
12. Баркан, Н.Г. Микроэлементы в почвах Алтайского края и эффективность микроудобрений / Н.Г. Баркан // Вопросы химизации сельского хозяйства Алтая. - Барнаул, 1969. - С. 44-67.
13. Kloke, A. Richtwerte’80. Orientirungsdaten fur tolerierbare einiger Elemente in Kulturboden / A. Kloke / Mittailungen des VDLUFA. -1980. - H.1-3. - S. 9.
14. Беус, A.A. Геохимия окружающей среды / A.A. Беус, Л.И. Грабовская, Н.В Тихонова. - М.: Недра, 1976. - 248 с.
15. Ковда, В.А. Микроэлементы в почвах Советского Союза / В.А. Ковда, И.В. Якушевская, A.H. Тюрюканов. - М.: Изд-во МГУ, 1959. - 67 с.
16. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири / В.Б. Ильин // Почвоведение. - 1987. - №11. - С. 87-94.
Материал поступил в редакцию 9.09.07.
УДК 614.777 Л. А. Долматова
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ Р. ОБИ В РАЙОНЕ Г. БАРНАУЛА (2007 Г.)
Исследован уровень загрязнения воды р. Оби в районе г. Барнаула нефтепродуктами. По уровню загрязнения можно выделить три группы створов. Самые высокие концентрации нефтепродуктов отмечены в районе грузового порта г. Барнаула и ниже п. Гоньба. В распределении уровня загрязнения нефтепродуктами по горизонтам сверху вниз выявлена определенная закономерность.
Среди многочисленных вредных веществ антропогенного происхождения, попадающих в окружающую среду, нефтепродуктам (НП) принадлежит одно из первых мест. Работа автотранспорта и предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, газообразные выбросы и сточные воды промышленных предприятий, разливы нефти и НП в результате аварий и пожаров на нефтехранилищах приводят к загрязнению объектов окружающей среды, и в первую очередь поверхностных вод [1].
Попадание нефти и ее компонентов в воду вызывает изменение физических, химических и биологических свойств и характеристик природной среды обитания гидробионтов, нарушает ход естественных биохимических процессов. В ходе трансформации углеводородов нефти могут образоваться стойкие к микробиологическому расщеплению еще более токсичные соединения, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами [2-4].
Предельно-допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов составляют: 0,3 мг/дм3 - для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКВ) и 0,05 мг/дм3 - для водоемов рыбохозяйст-
венного назначения (ПДКВ.Р.) [5].
Задачей исследования являлось выявление уровня загрязненности нефтепродуктами поверхностных вод и донных отложений р. Оби в районе г. Барнаула, как пример оценки влияния крупных промышленных центров на элементы речной экосистемы.
Мониторинг нефтяного загрязнения поверхностных вод р. Оби проводится службами Роскомгидромета выше и ниже г. Барнаула. Мы же решили оценить уровень нефтяного загрязнения в нескольких точках на этом участке, чтобы определить вклад каждой из них в общее загрязнение реки, которое оказывает город.
В предлагаемой работе проведено исследование уровня загрязненности поверхностных вод р. Оби вблизи г. Барнаула нефтепродуктами.
Материалы и методы
Для исследования был выбран участок р. Оби, начинающийся выше г. Барнаула в районе городского водозабора № 2 и заканчивающийся ниже г. Барнаула ниже пос. Гоньба, который был разделен на 6 створов (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика створов отбора проб воды в р. Обь, 2007 г.
№ створов Координаты Привязка к местности
1. 53015/00,5// с.ш. 83045/13,2//в. д. Водозабор № 2, левый берег, с/з «Цветы Алтая»
2. 53017/009// с. ш. 83047/25,1// в.д. Водозабор № 1, правый берег, п. Ересная
3. 53021/50,3// с.ш. 83048/19,2// в. д. Грузовой порт г. Барнаула (устье затона Ковш), левый берег
4. 53025/19,4// с.ш. 83036/37,6// в. д. Выход из протоки Федуловская, правый берег
