CC BY
71
Накопление свинца происходит на сорбционном барьере независимо от субстратной породы, причём вниз по склону его содержание в этом барьере увеличивается до 23,6 мг/кг. То же происходит и на биохимическом барьере.
В почвенной массе на бурой глине кобальт и медь распределяются равномерно между барьерами. Ниобий, цинк и никель в большей степени аккумулируется на биохимическом барьере (20,0 мг/кг, 60,1 и 44,0 мг/кг соответственно).
Библиографический список
1.Мальгин, М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае / М.А. Мальгин. — Новосибирск: Наука, 1978. — 272 с.
2.Таранов, С.А. К характеристике почвенного покрова Горной Шории / С.А. Таранов // Тезисы докладов к конференции почвоведов Сибири и Дальнего Востока. - Горно-Алтайск, 1962. — С. 100-101.
3.Таранов, С.А. Экологические и генетические особенности почв лесного пояса Горной Шории / С.А. Таранов // Лесные почвы горного окаймления юго-востока Западной Сибири. — Новосибирск: Наука, 1974. — С. 75-133.
4.Трофимов, С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области / С.С. Трофимов. — Новосибирск: Наука, 1975. — 299 с.
5.Перельман, А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман. — М.: Астрея, 2000. — 647 с.
Статья поступила в редакцию 17.01.08.
На сланцевом делювии, на биохимическом барьере, происходит увеличение содержания олова, молибдена, никеля и цинка, за счёт их биологической аккумуляции. Кобальт и ниобий на этой породе ни на одном барьере не аккумулируются.
Содержание большинства исследуемых микроэлементов вниз по склону на сорбционном барьере увеличивается. На биохимическом же барьере изменений не происходит.
УДК 631.4
Т.А. Рождественская, канд. биол. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул А.В. Пузанов, д-р биол. наук, проф., ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И МЫШЬЯК В ЧЕРНОЗЕМАХ ПРЕДГОРИЙ СЕВЕРНОГО АЛТАЯ
Определено фоновое содержание тяжелых металлов и мышьяка в незагрязненных почвообразующих породах и почвах Бие-Катунского междуречья, выявлены ведущие факторы, определяющие поведение микроэлементов в почвах. Полученная информация может быть использована при мониторинге окружающей среды.
Ключевые слова: тяжелые металлы, мышьяк, биогеохимия, чернозем, почвы, Алтай
в связи с усиливающимся загрязнением окружающей среды элементами-токсикантами все более актуальной становится задача выявления содержания тяжелых металлов в незагрязненных почвах. Изучение биогеохи-мического поведения тяжелых металлов и мышьяка в компонентах биосферы — одна из важнейших задач современной экологии, так как биогеохимическая ситуация в регионах является важным фактором их устойчивого развития и функционирования. Для исследуемого района — междуречья Катуни и Бии — информации такого рода практически нет. Рассматриваемая территория удалена от крупных промышленных центров, являющихся источниками техногенного загрязнения ландшафтов элементами-токсикантами, на 100 км, и содержание тяжелых металлов и мышьяка в компонентах ее экосистем может служить в качестве фонового.
Цель исследований — определение фонового содержания тяжелых металлов и мышьяка в педосфере Бие-Катунского междуречья и изучение особенностей био-геохимического поведения элементов в почвах.
Задачи исследования: выяснить уровень концентрации элементов-токсикантов в почвообразующих породах и почвах, выявить факторы, определяющие биогеохимическое поведение элементов, дать санитарно-гигиеническую оценку сложившейся на изучаемой территории ситуации.
Территория исследования представляет собой холмисто-увалистые предгорья и низкогорья северо-восточного Алтая, расчленена многочисленными балками, долинами мелких речек. Естественная растительность представ-
лена луговыми степями и остепненными лугами, в настоящее время почти полностью распаханными.
Почвообразующими породами служат средние и тяжелые лессовидные суглинки. Коренные породы почти всюду перекрыты мощным чехлом рыхлых отложений.
Преобладающие почвы — черноземы выщелоченные (табл. 1). На границе с зоной горно-лесных почв встречаются черноземы оподзоленные.
Черноземы выщелоченные распространены по плосковершинным низкогорьям, подгорным равнинам и по увалистым предгорьям. Формируются эти почвы под луговыми степями и остепненными лугами. Развитие черноземов оподзоленных происходит в результате ос-тепнения почв, ранее находившихся под лесом [1].
По мощности гумусового горизонта черноземы выщелоченные и оподзоленные в основном среднемощные и мощные, по содержанию гумуса — среднегумусные и тучные, характеризуются довольно высокой емкостью поглощения. Реакция среды черноземов выщелоченных слабокислая в верхней части профиля и щелочная в нижней, оподзоленных — слабокислая по всему профилю. Гранулометрический состав — от легко- до тяжелосуглинистого, преобладает крупнопылеватая фракция. Четко выражено накопление илистых частиц в горизонтах В1 и В2 (см. табл. 1).
Определение свойств почв выполнено общепринятыми в почвоведении и агрохимии методами, содержания химических элементов — методом атомной абсорбции.
Таблица 1
Свойства почв и содержание тяжелых металлов и мышьяка
Генет- ический горизонт Глубина образца, см Гумус Ил Физи- ческая глина рН водн. Е* Pb Cu Zn Mn Cr Ni to As
% мг/кг
Чернозем оподзоленный мощный тяжелосуглинистый на бурых глинистых отложениях. 3 км на юго-восток от с. Талый. Разрез РСП-60
A 0-6 1б,8 0,0 29,0 6,2 б9 16,0 29,0 92,б 8б0 98,б 36,9 10,0 1б,1
A1A2 10-20 14,3 б,8 43,4 б,8 68 16,0 28,3 94,б 900 10б,2 38,9 10,8 1б,1
A1A2 3б-4б 10,Т б,9 46,6 б,8 Тб 16,0 2б,0 Т6,б 8Тб 112,Т 43,0 10,б 12,0
A1A2 б0-60 б,8 4,4 4Т,3 б,8 42 12,8 23,8 Т0,8 9Тб 13Т,4 43,0 12,б 10,4
A1A2 Т0-80 - 2,1 4б,4 б,Т 29 1Т,6 22,8 6Т,0 900 118,6 4Т,1 12,0 13,6
8б-9б - 12,4 б0,8 б,9 27 16,0 24,0 69,0 8б0 134,4 б3,3 16,0 16,б
100-110 - 14,Т б1,8 6,1 24 16,0 21,0 б8,б 1025 91,0 38,9 11,3 8,8
В1 120-130 - 18,1 б0,4 6,3 Зб 16,0 28,б Т0,8 ТТб 13б,3 бТ,4 14,0 8,8
В2 1б0-160 - 26,1 б1,4 6,4 33 1Т,6 31,б Т3,3 Тб0 11б,Т б1,2 1б,0 2б,6
Вз 180-190 - 26,6 б2,3 6,4 33 1Т,6 29,0 Т3,б 82б 11б,Т б1,2 14,3 21,6
Чернозем выщелоченный среднемощный суглинистый на карбонатных суглинках.
3,б км на юг от с. Усть-Кажа . Разрез РСП-61
A 0-10 11,6 б,4 26,2 6,8 61 16,0 29,0 69,0 8Тб 1б1,9 43,0 12,0 16,б
A 1б-2б 11,0 0,0 28,9 6,б б9 19,2 29,8 64,б 8Тб 120,2 4Т,1 13,б 21,3
AВ 4б-бб 3,3 8,8 36,6 6,4 33 1Т,6 2Т,б 6Т,0 82б 139,9 б3,3 1б,0 22,0
В1 6б-Тб - 1б,4 39,0 6,Т 28 16,0 31,0 68,3 800 136,б бб,3 1б,0 23,2
В2 8б-9б - 1б,3 38,0 Т,8 3Т 12,8 30,б 6Т,б 82б 121,1 б3,3 14,б 28,8
В3к 110-120 - 8,б 33,0 8,4 23 14,4 2Т,0 60,8 ТТб 144,б б1,2 13,0 20,Т
Ск 190-200 - 1,3 48,2 8,6 18 16,0 2Т,б 6б,0 900 132,8 6б,6 1б,3 20,Т
ПДК [2] 100 100 300 100 б0 б0 20
Е — емкость поглощения, мг-экв/100 г почвы. Прочерк — не определяли
Результаты исследования
Свинец. Высокие концентрации элемента и его соединений токсичны для живых организмов. При свинцовой интоксикации нарушаются процессы обмена в железах внутренней секреции, поражается желудочно-кишечный тракт [3].
Среднее содержание свинца в земной коре составляет 16 мг/кг [4], граниты содержат элемента 30 мг/кг, базальты — 5 мг/кг [5]. По данным [3], глинистые отложения накапливают свинца 20-40 мг/кг, сланцы— 18-25 мг/кг, песчаники— 5-10 мг/кг, известняки и доломиты — 3-10 мг/кг. Песчаные и супесчаные породы юга Западной Сибири содержат элемента 6,7 мг/кг, среднесуглинистые породы 17,9 мг/кг [6], лессовидные средние суглинки Приобья — 15±0,5 мг/кг [7].
Концентрация РЬ в почвообразующих породах исследуемой территории находится в фоновых пределах и практически не отличается от данных для юга Западной Сибири (табл. 2).
Естественный уровень содержания свинца в почвах наследуется от почвообразующих пород. Средняя концентрация РЬ в почвах мира достигает 32 мг/кг, в поверхностном слое почв США составляет в среднем 20 мг/кг, мира — 25 мг/кг [3]. Кларк свинца в почвах бывшего СССР равен 12 мг/кг [8], по данным
Таблица 2
Статистические параметры содержания тяжелых металлов и мышьяка в почвообразующих породах и почвах
А.А. Беуса и др. [9]— 11,6 мг/кг. Фоновое содержание элемента в почвах Тувы —
11,4±0,3 мг/кг [10], Западной Сибири — 16,4 [11], черноземах Кулунды — 12 мг/кг [7]. Уровень содержания РЬ в почвах исследуемого района находится на уровне регионального фона для почв Западной Сибири [11] и несколько выше данных по другим регионам [3, 7, 8, 10], что обусловлено исходным содержанием элемента в почвообразующих породах (см. табл. 1, 2). Концентрация элемента в почвах не превышает санитарно-гигиенические нормы [2]. В связи с низкой подвижностью распределение свинца по профилю почв преимущественно равномерное (см. табл. 1, табл. 3); иногда наблюдается накопление элемента в иллювиальных горизонтах почв, сформированных на породах, богатых первичными минералами, к которым, как правило, РЬ приурочен.
Таблица 3
Среднее содержание тяжелых металлов и мышьяка в профиле черноземов, мг/кг
Эле- Почвообразующие породы (п=9) Почвы (п=38)
мент Пт X ± х' V, % Пт X і х' V,%
мг/ кг мг/кг
РЬ 16,0-19,2 17,4±0,5 8 12,8-20,8 16,7±0,3 11
Си 2б,0-28,8 26,9±0,4 4 16,8-31,б 27,1і0,5 11
2п бТ,б-Т3,б 63,9±1,6 8 бб,0-94,б 67,4і1,3 12
Мп 600-900 756±27 11 6Тб-102б 802і13 10
Сг 114,4-166,6 133,5±5,1 12 91,0-18Т,9 132,3і3,4 16
N1 4Т,1-6Т,6 52,6±2,8 16 36,9-бТ,4 49,бі0,9 11
Со 10,8-1б,3 14,0±0,4 9 10,0-16,0 13,Ті0,3 11
Аз 18,8-2б,2 21,0±0,8 12 8,8-28,8 19,бі0,8 26
Элемент Горизонт A, AВ (n=25) Горизонт В (n=12)
Pb 16,4і0,3 1Т,0і0,Т
Cu 26,4і0,4 2Т,6і1,1
Zn 68,1і1,9 66,4і1,3
Mn 823і17 Т66і1б
Cr 128,0і4,б 136,9іб,3
Ni 4Т,6і1,1 б2,4і1,1
Co 13,3і0,4 14,3і0,3
As 18,3і0,9 22,Ті1,1
Медь играет важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, образования ДНК и РНК, оказывает влияние на устойчивость растений к заболеваниям. Дефицит элемента тормозит репродуцирование растений. В то же время, избыточные концентрации Си вызывают повреждение тканей, нарушение процессов фотосинтеза [3, 12, 13].
Кларк меди в земной коре, по А.П. Виноградову [4], равен 47 мг/кг, в гранитном слое среднее содержание металла составляет 22 мг/кг [9]; по данным [5], в средних гранитах содержится меди 10 мг/кг, в средних базальтах — 100 мг/кг. Количество Си в горных породах Алтая колеблется от 9 до 250 мг/кг [14]. По мировым данным [3], глинистые осадки содержат меди 4060 мг/кг, сланцы — 40 мг/кг, песчаники — 6-10 мг/ кг, карбонатные породы — 2-10 мг/кг. Концентрация Си в глинах европейской территории бывшего СССР достигает 25 мг/кг, в лессовидных суглинках — 18 мг/ кг [15]. Почвообразующие породы Западного Забайкалья содержат элемента 17-30 мг/кг [16], лессовидные суглинки Западной Сибири — 43, Приобья — 30±2 мг/ кг [7]. Суглинки юга Западной Сибири накапливают в среднем металла 33,6 мг/кг [17]. Рассматриваемым в нашей работе отложениям свойственно фоновое содержание Си (см. табл. 1, 2).
Средние содержания меди в почвах мира колеблются в пределах 6-60 мг/кг [3], в почвах ряда регионов имеют следующие значения (мг/кг): Русской равнины — 20, бывшего СССР — 24,4 [18], Сибири и Дальнего Востока — 27,8 [19], юга Западной Сибири — 30,6
[17], Тувы — 24,1 [10]. Средняя концентрация меди в разнотипных почвах США равна 26 мг/кг [3]. Черноземы Западного Забайкалья содержат элемента в среднем 53±7 мг/кг при колебаниях от 36 до 72 мг/кг [16], Приобья — 30, Кулунды — 20 мг/кг [7].
Уровень концентрации элемента в почвах определяется его содержанием в почвообразующих породах (см. табл. 1, 2) и во многом зависит от содержания органического вещества, гранулометрического состава, реакции среды. Медь является элементом-биогеном, но увеличения количества металла в гумусовоаккумулятивных горизонтах не отмечается (см. табл. 3): процесс выноса Си в иллювиальные горизонты с тонкодисперсными частицами нивелирует биогенное накопление. В целом содержание меди в исследуемых почвах практически не отличается от данных для других регионов, существенно ниже ПДК и находится в рамках концентраций, оптимальных для живых организмов.
Цинк играет важную роль в жизни растительных и животных организмов. Основные функции микроэлемента в растениях связаны с метаболизмом углеводов, протеинов и фосфатов, образованием ДНК и рибосом. Недостаток 2п задерживает рост растений [13]. Высокие концентрации цинка в растениях представляют опасность для растений и здоровья людей [3, 13].
Кларк элемента в земной коре, по А.П. Виноградову [4], равен 83 мг/кг: граниты содержат элемента в среднем 60 мг/кг, основные породы — 130 мг/кг. В ряду осадочных пород максимальные концентрации элемента свойственны глинам и сланцам — 80-120 мг/ кг, минимальные — песчаникам и известнякам — 1030 мг/кг [3]. Суглинистые отложения Западной Сибири содержат цинка 56,6-78,8 мг/кг [20], песчаные и супесчаные породы юга этого региона — 24,4, среднесуглинистые — 82,4 мг/кг [6]. Лессовидные средние суглинки Приобского плато концентрируют элемента в среднем 70±5 мг/кг [7].
Песчаные почвы США содержат цинка в среднем 40 мг/кг, легкосуглинистые — 55 мг/кг, глинистые — 67 мг/кг [3]. Средние содержания элемента в поверх-
ностных слоях почв мира изменяются в пределах 17125 мг/кг [3]. Кларк цинка в почвах бывшего СССР составляет 50 мг/кг [8]. Концентрация рассматриваемого металла в черноземных почвах бывшего СССР — 62 мг/кг [15]. Сравнительно высокий уровень содержания цинка обнаружен в педосфере Западной Сибири — 85,5 мг/кг [20]. Черноземы Приобья содержат 2п в количестве 75 мг/кг, их горизонт А1 (Апах) — 75±3 мг/кг [7].
Концентрация элемента в исследованных почвообразующих субстратах и почвах несколько ниже данных для Западной Сибири (см. табл. 1, 2). Биогенного накопления 2п не наблюдается. Элемент в почвах содержится в оптимальных количествах, при которых у живых организмов не может быть отклонений в процессах жизнедеятельности.
Марганец способствует ускорению процессов роста и развития растений, накоплению и передвижению ассимилятов, повышению активности ферментативных систем. Существует связь между содержанием Мп и наличием витамина В1 в некоторых пищевых продуктах. Количество аскорбиновой кислоты в овощах зависит от концентрации в почве марганца [12, 13]. Избыток элемента в кислых почвах (>30*10-2% ) приводит к уменьшению в растениях железа и вызывает у них хлороз, у животных и человека появляются заболевания костной системы, возможно развитие зобной болезни [13].
Кларк марганца в литосфере равен 1000 мг/кг [4]. В магматических породах содержание металла варьирует в пределах 350-2000 мг/кг [3]. Осадочные породы содержат следующие количества марганца (мг/кг): глинистые отложения — 400-800, сланцы — 500-850, песчаники — 100-500 [3]. Концентрация Мп в глинах юга Западной Сибири — 1087 мг/кг [17], европейской части бывшего СССР — 650 мг/кг [15]. Лессовидные суглинки Западной Сибири содержат элемента 835 мг/кг [7], юга этой территории — 598 [17], Приобского плато — 422±42 [7], европейской части бывшего СССР — 860 мг/кг [15]. Исследуемые почвообразующие породы содержат марганца в целом в количествах, сопоставимых с концентрацией элемента в субстратах аналогичного гранулометрического состава других территорий (см. табл. 1, 2).
Концентрация марганца в педосфере бывшего СССР составляет 828 мг/кг, Русской равнины — 850 мг/кг
[18], юга Западной Сибири — 720±15 мг/кг [17]. Среднее содержание металла в почвах земного шара оценивается в 545 мг/кг, США — 495, Австрии -388, Канады — 325, Великобритании — 1055 мг/кг [3]. Средняя концентрация марганца в почвах Горного Алтая равна 825 мг/ кг [14]. Содержание элемента в черноземах Приобья составляет 668±34 мг/кг, Кулунды — 554±65 мг/кг [7]. Близкие концентрации элемента обнаружены и нами (см. табл. 1-3). Марганец — микроэлемент-биофил, поэтому наблюдается статистически достоверное биогенное накопление в гумусовом горизонте почв (см. табл. 3).
Хром — важный элемент-токсикант. Считается, что он стимулирует рост растений, но его избыток вызывает заболевания. Избыток Сг в организме человека вызывает ослабление метаболизма углеводов, задержку роста, нарушения деятельности нервной системы, при большом избытке возникают острые отравления [21].
Концентрация Сг в земной коре составляет 83 мг/кг [4]. Осадочные породы, выступающие чаще всего в роли почвообразующих пород, содержат следующие количества элемента: глинистые осадки — 80-120 мг/кг, сланцы — 60-100, песчаники — 20-40, карбонатные породы — 516 мг/кг [3]. В лессах, лессовидных карбонатных и покровных суглинках европейской части бывшего СССР концентрация хрома составляет в среднем 7595 мг/кг [22]. Лессовидные суглинки Западной Сиби-
ри содержат Сг 61 мг/кг, Приобского плато— 73±3 мг/кг [7].
Среднее содержание хрома в совокупности основных почв бывшего СССР — 253 [9], Западной Сибири — 59,5 мг/кг [11]. Общее среднее содержание металла в поверхностном слое почв мира в целом оценивается в 65 мг/кг [3]. По данным [22], концентрация хрома в почвах различных типов — 90-138 мг/кг. Гор. А1(Апах) черноземов Приобья содержит элемента 77±4 мг/кг, Кулунды 38±7 мг/кг [7]. Ориентировочное региональное фоновое содержание в черноземах юга Западной Сибири составляет 75 мг/кг (Приобье) и 40 мг/кг (Кулунда) [7].
Исследуемые почвообразующие породы и почвы накапливают хром в количествах, значительно превышающих как данные для Западной Сибири [6, 7], так и ПДК [2]. Однако, как нам представляется, это не свидетельствует о наличии техногенного загрязнения, так как концентрация элемента высока по всему профилю, и связано с особенностями металлогении Алтае-Саянской горной области. Также, по нашему мнению, принятая для почв ПДК [2] Сг не соответствует действительности и нуждается в уточнении, так как, по данным [9, 22], незагрязненные почвы часто содержат металла в количестве более 250 мг/кг.
Никель. Никель стимулирует нитрификацию и минерализацию соединений азота, в избыточных количествах замедляет поступление железа от корней к наземной части, тормозит рост растений, подавляет процессы фотосинтеза и транспирации; для здоровья людей никель и его соединения представляют серьезную опасность [3, 21].
Кларк металла в земной коре, по А.П. Виноградову, составляет 58 мг/кг [4]. Граниты содержат никеля немного — 4 мг/кг, базальты — существенно больше — 150 мг/кг [5]. Наиболее высокие содержания никеля характерны для ультраосновных пород (1400-2000 мг/кг), наименьшие — для кислых (5-15 мг/кг) [3]. В осадочных породах концентрация металлов колеблется от 5 до 90 мг/кг, максимальные значения свойственны тонкодисперсным отложениям, минимальные — песчаникам [3, 8]. Среднее содержание элемента в лессовидных суглинках Западной Сибири — 40 мг/кг, Приобского плато — 40±2 мг/кг [7].
Содержание никеля в почвах мира колеблется в интервале от 1 до 100 мг/кг, в почвах США — от <5 до 200 мг/кг [3]. Общее среднее для почв земного шара оценивается в 20 мг/кг [9]. Для совокупной выборки почв бывшего СССР рассчитано содержание никеля, равное 46,5 мг/кг [9]. Невысокий уровень концентрации металла имеют почвы Западной Сибири — 25,9 мг/кг [11]. Содержание N1 в гор. А1(Апах) черноземов Приобья составляет 43±2 мг/кг, Кулунды — 30±4 мг/кг [7].
Полученные нами данные по содержанию металла в компонентах ландшафта (см. табл. 1-3) выше приводимых для Западной Сибири [6, 7], что объясняется особенностями геохимии исследуемой территории. Почвам и почвообразующим породам свойственны концентрации элемента, часто превышающие предельно допустимые (см. табл. 1, 2). Вероятно, существующая ПДК [2] никеля в почвах, как и в случае с хромом, является заниженной. Внутрипрофильное распределение металла определяется особенностями почвообразо-
вательных процессов: наблюдается достоверно значимое накопление N1 в горизонте В (см. табл. 3).
Кобальт. При содержании кобальта в почвах менее 5 мг/кг наблюдается недостаток его в травах, что препятствует нормальному развитию животных. Постоянный дефицит Со в пище животных и человека приводит к различным нарушениям и вызывает тяжелые заболевания, обусловленные недостатком витамина В12 [3, 13].
Кларк элемента в земной коре, по А.П. Виноградову, равен 18 мг/кг [4]. В гранитном слое содержится кобальта 7,3 мг/кг [9], в средних гранитах — 2 мг/кг, в средних базальтах — 48 мг/кг [5]. В осадочных породах содержание кобальта колеблется в пределах 0,120 мг/кг [3]. В европейской части бывшего СССР концентрация металла равна 18 мг/кг [15]. Среднее содержание элемента в лессовидных суглинках Западной Сибири составляет 11 мг/кг, в лессовидных средних суглинках Приобского плато — 11±0,5 мг/кг [7]. Концентрация кобальта в горных породах Алтая колеблется от 1 до 110 мг/кг, минимальное количество приходится на карбонатные породы [14].
Среднее содержание кобальта в почвах земного шара составляет 8,5 мг/кг, в почвах США — 8,2 мг/кг [3], бывшего СССР — 4,1 мг/кг [15] и 8 мг/кг [18], Сибири и Дальнего Востока — 9,9 мг/кг [19], Западной Сибири — 15,6 мг/кг [11], Тувы — 10,5 мг/кг [10]. В горизонте А1 (Апах) черноземов Приобья содержится Со 12±0,4 мг/кг, Кулунды — 8±1 мг/кг [7].
Исследованным черноземам свойственна близкая к фоновым концентрация кобальта. Отмечается тенденция накопления элемента в иллювиальных горизонтах (см. табл. 1-3).
Мышьяк — высокотоксичный элемент. Кларк элемента в земной коре — 1,7 мг/кг [4]. Содержание Аз в почвообразующих породах Западной Сибири варьирует в пределах 1-48 мг/кг (среднее 10±1 мг/кг) [23]. Количество мышьяка в изученных нами почвообразующих породах на порядок превышает кларк, что связано с фосфоритоносностью горных пород Алтае-Саян-ской горной страны, а Аз является геохимически близким фосфору элементом.
В почвах Западной Сибири содержание мышьяка составляет 13±1 мг/кг [23]. Концентрация Аб в профиле чернозема выщелоченного Приобского плато составляет, мг/кг: горизонт Апах — 16, Вк — 55, Ск — 16 [23].
Исследуемыми почвами наследуются повышенные количества мышьяка в почвообразующих породах (см. табл. 1, 2). Содержание элемента находится на уровне ПДК [2]. Отчетливо прослеживается обеднение элювиальной части профиля и накопление мышьяка в иллювиальных горизонтах (см. табл. 1, 3).
Выводы:
1. Концентрации Си, РЬ, Со, 2п, Мп в исследованных почвах находятся на уровне кларков. Высокие содержания Сг, N1 и Аб наследуются от почвообразующих пород и связаны с металлогеническими особенностями изучаемой территории.
2. Внутрипрофильное распределение элементов определяется их химическими особенностями, почвообразовательными процессами и составом почвообразующих пород. Невысокие коэффициенты варьирования элементов связаны с близостью исследуемых почв по свойствам.
Библиографический список
1. Почвы Алтайского края / Под ред. Н.И. Базилевич и А.Н. Розанова. — М., 1959.
2. Kloke, A. Richtwerte’80. Orientirungsdaten fur tolerierbare einiger Elemente in Kulturboden / A. Kloke // Mittailungen des VDLUFA. — 1980.
3. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. — М, 1989.
4. Виноградов, А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры / А.П.
Виноградов // Геохимия, 1962. — №7.
5. Распространенность элементов в земной коре / Под ред. Л. Аренс. — М., 1972.
6. Содержание тяжелых металлов в почвообразующих породах юга Западной Сибири / В.Б. Ильин, А.И. Сысо, Г.А. Конарбаева [и др.] // Почвоведение. — 2000. — №9.
7. Фоновое количество тяжелых металлов в почвах юга Западной Сибири / В.Б. Ильин, А.И. Сысо, Н.Л. Байдина [и др.] // Почвоведение. — 2003. — №5.
8. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах / А.П. Виноградов. — М., 1957.
9. Беус, А.А. Геохимия окружающей среды / А.А. Беус, Л.М. Грабовская, Н.В. Тихонова.— М., 1976.
10. Пузанов, А.В. Микроэлементы в почвах Тувы / А.В. Пузанов, М.А. Мальгин // Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине: материалы конференции.— Самарканд, 1990.
11. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва— растение / В.Б. Ильин.— Новосибирск, 1991.
12. Власюк, П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений / П.А. Власюк.— Киев, 1969.
13. Школьник, М.Я. Микроэлементы в жизни растений / М.Я. Школьник. — Л., 1974.
14. Мальгин, М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае / М.А. Мальгин.— Новосибирск, 1978.
15. Ковда, В.А. Микроэлементы в почвах Советского Союза / В.А. Ковда, И.В. Якушевская, А.Н. Тюрюканов. — М., 1959.
16. Иванов, Г.М. Медь в основных компонентах ландшафтов Западного Забайкалья / Г.М. Иванов, В.К. Кашин, В.Л. Убугунов // Почвоведение. — 2006. — №5.
17. Ильин, В.Б. Биохимия и агрохимия микроэлементов (марганец, медь, молибден, бор) в южной части Западной Сибири / В.Б. Ильин.— Новосибирск, 1973.
18. Ковальский, В.В. Микроэлементы в почвах СССР / В.В. Ковальский, Г.А. Андрианова— М., 1970.
19. Макеев, О.В. Микроэлементы в почвах Сибири и Дальнего Востока / О.В. Макеев.— М., 1973.
20. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири / В.Б. Ильин. — Почвоведение. — 1987. — №11.
21. Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов. Кн. 4 / В.В. Иванов— М., 1996.
22. Якушевская, И.В. Микроэлементы в ландшафтах колочной степи / И.В. Якушевская, А.Г. Мартыненко // Почвоведение.— 1972.— №4.
23. Сысо, А.И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири / А.И. Сысо. — Новосибирск, 2007.
Статья поступила в редакцию 17.01.08.
УДК 631.438
И.В. Горбачев, м.н.с. ИВЭП СОРАН, г. Барнаул
А.В. Пузанов, д-р биол. наук, проф., ИВЭП СОРАН, г. Барнаул
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ В БАССЕЙНАХ МАЛЫХ РЕК СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО АЛТАЯ (НА ПРИМЕРЕ Р. ЛОЖЕНКА)
Изучен уровень содержания Нд, РЬ, Со, 7п, Мп, Ре, Си и физико-химические свойства поверхностных и подземных вод территории, сопредельной с комплексом кучного выщелачивания золота (Северо-Западный Алтай).
Ключевые слова: микроэлементы, биогеохимия, малые реки, Алтай, поверхностные воды, подземные воды
В настоящее время все более высокими темпами идет развитие горнодобывающей промышленности. На юго-западе Алтайского края интенсивно развивается добыча и обогащение полиметаллических руд. Вводятся в эксплуатацию ранее разведанные месторождения золота и других полезных ископаемых.
На территории Краснощековского района Алтайского края в 1999 году начата эксплуатация Мурзинс-кого-1 золоторудного месторождения. Добыча золота ведется методом кучного выщелачивания. Данный метод широко распространен в мире и зарекомендовал себя с положительной стороны. Главным образом он позволяет перерабатывать руды с низким содержанием золота, а при соблюдении природоохранных мероприятий не представляет большой опасности для окружающей среды.
Исследования в данном регионе проводились с 2003 года с ежемесячным отбором проб воды. Отбор проб воды осуществляли из наблюдательных скважин на территории площадки кучного выщелачивания, а также из р. Ложенка и родника «Лисицинский-1». В данной работе рассмотрены результаты за 2007 год
Цель исследований — изучить уровень содержания микроэлементов и физико-химические свойства поверхностных и подземных вод возможно подверженных влиянию горнорудной промышленности.
Основными факторами, определяющими химический состав вод являются геологическая структура водо-
сбора, химический состав и соотношение горных пород, их устойчивость к выветриванию [1]. Металлоносность фоновых подземных вод определяется в значительной степени составом водовмещающих пород и несколько корректируется воздействием других факторов (ландшафтно-климатическими, геохимическими) [2].
В таблицах 1,3,5 приведены данные по содержанию микроэлементов в поверхностных и подземных водах за 2007 год.
Таблица 1
Содержание микроэлементов в поверхностных водах (р. Ложенка)
Дата Hg Pb Co Zn Mn Fe Cu
мкг/л
16.01.200Т Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д.
28.02.200Т <0,03 <1 <1 11 3 39 <1
19.03.200Т 0,09 6,б <1 10 160 2Т8 8,1
24.04.200Т 0,03 <1 <1 1,1 б8 290 <1
29.0б.200Т <0,03 <1 <1 б,Т 38 2Т0 <1
19.06.200Т <0,03 <1 <1 4,0 бб 300 2,6
30.0Т.200Т <0,03 <1 <1 4,9 16 21б <1
28.08.200Т <0,03 <1 <1 2,1 26 224 <1
2б.09.200Т <0,03 3,1 <1 1,б 2Т 1Т2 11
22.10.200Т <0,03 <1 <1 2,3 11 19 <1
18.11.200Т <0,03 <1 <1 <1 4,0 46 <1
21.12.200Т Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д. Н.д.
ПДК[3] 0,б 30 100 1000 160 300 1000
