авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Подвижные формы тяжелых металлов (cu, zn, pb, cd) в почвах геохимических ландшафтов краснодарского края

-- [ Страница 3 ] --

Влияние рельефа на уровень содержания обменных соединений в почвах оценить затруднительно в связи с чувствительностью подвижных форм ТМ к изменению минерального состава почвообразующих пород и их неравномерным распределением по геоморфологическим разностям. По результатам дисперсионного анализа, наиболее значимый вклад геоморфологических позиций в дифференциацию металлов в почвах, отмеченный для Zn и Pb, не превышает
14-16 %.

Поскольку в условиях низко-среднегорья в отличие от равнин находятся ландшафты, сформированные преимущественно на терригенно-карбонатных отложениях (8 из 10 ландшафтов), то вполне закономерно их обогащение подвижными Pb, Cu, а также Cd по сравнению с соответствующими ландшафтами равнин (см. рис. 1 б). По этой же причине выделяются трансэлювиальные ландшафты, среди которых 19 из 23 приурочены к карбонатным отложениям.

Полагаем, геоморфологические особенности ландшафтов влияют на уровень содержания ТМ в обменной форме в почвах опосредованно, определяя степень обогащения верхнего слоя карбонатным материалом и интенсивность водообмена. В условиях расчлененного рельефа поступление карбонатов в верхние слои почв облегчено малой мощностью почвенного покрова (1-2 м), близким залеганием материнских пород, иногда с выходами на дневную поверхность и эрозией. Природная неравномерность распределения подвижных форм ТМ в почвах горных ландшафтов усугубляется техногенной деятельностью (см. рис. 1 а).

Планомерное уменьшение варьирования обменных и валовых форм ТМ, отмечаемое в почвах региональной катены от трансэлювиальных к транссупераквальным позициям, связано с сокращением разнообразия почвообразующих пород в этом же направлении (табл. 3) и увеличением сорбционной емкости почв. Незакономерное варьирование обменной Cu обусловлено размещением виноградников.

Таблица 3

Вариабельность содержаний ТМ (1 в валовой форме; 2 в форме, извлекаемой ААБ с рН 4,8) в почвах обобщенной региональной катены, %

Ландшафты (количество) Cu Zn Pb Cd
1 2 1 2 1 2 1 2
Трансэлювиальные (23/19*) 37,3 81,8 33,8 94,0 26,1 93,7 55,9 97,7
Трансаккумулятивные (10/0) 38,5 147,9 28,8 56,5 21,0 63,0 64,9 86,6
Транссупераквальные (6/0) 33,2 48,6 27,9 46,3 17,4 39,6 60,7 63,8
Супераквальные (5/5) 26,7 74,8 26,4 42,6 16,9 33,7 48,8 43,2

Примечание. *Число ландшафтов с терригенно-карбонатными отложениями различного возраста и
близкими к ним по составу аллювиально-морскими

Поведение ТМ в почвах различных элементов локальной катены на терригенно-карбонатных отложениях неогена дополнительно свидетельствует о первостепенной роли состава почвообразующих пород в перераспределении металлов. Точкам с максимальным уровнем карбонатности и щелочности среды почвенных растворов, определенных приближением горных пород к дневной поверхности, соответствуют наиболее высокие содержания Cd, Cu и особенно Pb в обменной форме (рис. 5).

 Примечание. * Содержание в n x 102 мг/кг Распределение ТМ, извлекаемых ААБ, в-22

Примечание. * Содержание в n x 102 мг/кг

Рис. 5. Распределение ТМ, извлекаемых ААБ, в почвах локальной катены

Характер почвообразующих отложений регулирует уровень дифференциации обменных форм ТМ в пределах ландшафтов всей изучаемой территории. Поэтому наибольшее варьирование содержаний ТМ в обменной форме свойственно самым высокогорным из рассматриваемых ландшафтов – с терригенно-
карбонатными породами мел-палеогена. В том, что это не является следствием только техногенной деятельности, убеждает проявление тенденции в почвах лиственных лесов (табл. 4).

Таблица 4

Максимальные коэффициенты вариации (%) ТМ в почвах ландшафтов с различным растительным покровом (видом природопользования)

Группы и количество ландшафтов Cu Zn Pb Cd
Лиственные леса, 6 65,7 () 87,5 () 93,3 () 81,5 ()
Пастбища, 7 69,3 () 75,0 () 101,8 () 32,8 ()
Богарные пашни, 9 90,7 () 139,6 () 116,5 () 89,5 ()
Орошаемые пашни, 3 25,0 () 27,9 () 36,8 () 24,7 ()
Рисовники, 3 54,6 () 39,0 () 47,5 () 24,1 ()
Виноградники, 4 122,2 () 111,0 () 75,7 () 81,1 ()
Сады, 8 47,6 () 101,5 () 80,6 () 47,1 ()
Чайные плантации, 2 20,3 () 35,9 () 34,4 () 32,2 ()

Примечание. В скобках указывается состав и возраст почвообразующих отложений

Даже в пределах одного почвенного разреза отличия концентраций ТМ в подвижной форме могут достигать величин, характерных для гумусового горизонта почв изучаемого района в целом. На это указывают коэффициенты радиальной дифференциации (Крд), рассчитанные нами в результате обобщения данных о содержании элементов в основных типах почв Краснодарского края. Например, наиболее дифференцированы содержания Cu (Крд=1,57) и Zn (Крд=6,5) в перегнойно-карбонатных почвах предгорий, сформированных на породах карбонатного состава, а цинка и в торфяных почвах Приазовья (Крд=119,5). Внутрипрофильное (радиальное) распределение подвижных Cu и Zn так же всегда контрастнее, чем валовых, как и латеральное.

Глава 5. МОНИТОРИНГ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ


В связи с установленной высокой степенью дифференциации подвижных форм ТМ в почвах важно знать, является ли фоновое (среднее) содержание элементов величиной постоянной или оно также подвержено существенным колебаниям. Ответ на вопрос может дать только мониторинг ТМ на конкретных точках опробования, из которых и складывается фоновое содержание в ландшафте.

Выбор пунктов мониторинга был определен необходимостью охвата различных типов почв [Жуков, 2005; Отчет…, 1995; Отчет…, 1997], видов природопользования и ландшафтов [Ляшенко и др., 2007]. Наблюдения проводились в течение двух-трех лет. Изучались внутригодовые (до и после уборки урожая) и межгодовые (как в смежные, так и несмежные годы) изменения концентраций ТМ в
валовой, сорбированной (1,0 н. HCl) и обменной (ААБ с рН 4,8) формах в самых разнообразных природно-техногенных условиях на 25 пунктах наблюдения.

Использование вариационного критерия при оценке динамики ТМ позволило установить, что в изучаемом периоде размах как сезонных, так и годовых колебаний концентраций химических элементов во всех формах нахождения невелик и, как правило, менее 20 %, то есть находится в пределах точности анализа, что при отсутствии ярко выраженных закономерностей выходит на первый план.

Такие элементы, как Pb и Cd более стабильны, чем Cu и Zn в связи с различиями в биофильности и технофильности. Их содержание в обменной форме иногда подвержено даже меньшим изменениям, чем в валовой. По вариабельности (V, %) содержаний химических элементов во всех формах нахождения можно построить следующие обобщенные ряды

для валовых форм: Zn (3,7) < Pb (4,8) < Cu (5,9) < Cd (6,5),

для сорбированных: Cd (8,8) < Pb (9,4) < Cu (12,8) < Zn (16,3),

для обменных: Pb (10,0) < Cd (10,4) < Cu (18,0) < Zn (46,2).

Таким образом, ранее выявленная последовательность форм соединений по степени геохимической дифференциации (обменные > сорбированные > валовые) сохраняется и в долгосрочной динамике.

Как видно, наибольшей неравномерностью выделяется подвижный Zn, что обусловлено его геохимическими особенностями и характерно для других регионов [Кошелева и др., 2006; Мажайский и др., 2003; Минкина, 2008]. Во многом это объясняется чувствительностью Zn к особенностям увлажнения, поскольку для него характерен постоянный переход из обменного состояния в прочно сорбированное, вызванный дегидратацией обменных катионов и образованием более тесной связи с ППК [Kio, Mikkelsen, 1979]. Процессу способствует переменное увлажнение и высушивание почв [Горбатов, Обухов, 1989].

Столь сильная изменчивость Zn в обменной форме складывается за счет резкого возрастания содержаний осенью одного из годов (2000) наблюдений в почвах богарных пашен – до 23 мг/кг. При этом на всех точках перед отбором проб зафиксировано очень неравномерное выпадение осадков. Но, в данном случае нельзя исключать и аналитические погрешности, поскольку ситуация не имеет аналогов за весь срок наблюдений. Без учета указанного периода варьирование количества обменного Zn составляет 33,3 %.

Динамика содержаний ТМ в почвах техногенных, биогенных и антропогенных модификаций природных ландшафтов (пастбищных) отличается заметно, и в техногенных она сильнее. Роль техногенного фактора подчеркивается промежуточным положением пастбищных ландшафтов. Ряды элементов по вариабельности обменной формы имеют следующий вид

для природных ландшафтов: Cd (3,9) < Pb (4,1) < Zn (22,5) < Cu (24,0),

для пастбищных ландшафтов: Zn (4,8) < Pb (5,0) < Cd (6,0) < Cu (17,0),

для техногенных ландшафтов: Pb (10,2) < Cd (10,7) < Cu (17,7) < Zn (47,2).

Проявление техногенеза выражается, главным образом, в изменении баланса элементов (внесение с поливом, химикатами и отчуждение с урожаем). Однако все ландшафты независимо от степени техногенного преобразования находятся в определенных природных условиях. Поэтому значительный вклад в особенности динамики ТМ вносит гидротермический режим почв.

На примере Cu в почвах богарных пашен, где декады перед опробованием характеризуются примерно одинаковыми средними температурами воздуха, особенно хорошо видно, что изменение содержания обменных форм коррелирует с количеством выпавших атмосферных осадков. Самые высокие концентрации Cu отмечены в период с их максимальным уровнем независимо от времени года, что характерно для всех ландшафтов (рис. 6). Это согласуется с мнением других исследователей [Заке, 1964], полагающих, что после больших дождей мобилизация Cu происходит как летом, так и осенью в связи с задержкой газообмена и накоплением CO2 в почвах. Снижение обменной Cu при высыхании почвы было отмечено ранее [Дж. Абедин, Корсунова, 1992] для лугово-карбонатных рисовых почв края. В более дождливые периоды наблюдается повышение содержания Cu в растениях [Анспок, 1990].

 Динамика содержаний обменной Cu в почвах ландшафтов богарных пашен: I и II –-55

Рис. 6. Динамика содержаний обменной Cu в почвах ландшафтов

богарных пашен: I и II первый и второй годы наблюдений;

1 и 2 первый и второй сроки отбора проб в течение года

В целом результаты мониторинговых исследований как в Краснодарском крае, так и Ростовской области [Минкина, 2008] позволяют считать, что среднее содержание элементов в обменной форме, рассчитанное для конкретного ландшафта, является величиной относительно стабильной и к ней применимы такие понятия, как фоновое содержание и региональный кларк.

Глава 6. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРОВНЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ЛАНДШАФТОВ

КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ


6.1 Оценка уровня содержания тяжелых металлов в почвах

с позиций санитарно-гигиенического подхода

Санитарно-гигиенический подход в экологическом нормировании поллютантов в почвах основан на использовании установленных на федеральном уровне единых величин их предельно допустимых концентраций (ПДК), превышение которых свидетельствует о загрязнении. И, если для валовых запасов некоторых ТМ, в том числе рассматриваемых в данной работе, существуют дополнительные дифференцированные показатели ОДК [Ориентировочно…, 1995], учитывающие некоторые особенности почвенной среды – грансостав и кислотность, то для подвижных форм это не предусмотрено [Предельно…, 2006].

Оценка уровня содержаний ТМ в подвижной форме (извлекаемой ААБ с рН 4,8) с позиций санитарно-гигиенического подхода показала следующее. ПДК Pb и Cd достигнута или превышена соответственно в 10 и 4 ландшафтах из 44 исследованных (рис. 7). Более всего загрязненными Pb (1,5-2 ПДК) и Cd (до 1,5 ПДК) оказались почвы не только разнообразных техногенных ландшафтов, но также пастбищ и естественных смешанных лесов. Объединяет их карбонатность почвообразующих отложений.

Для такого металла, как Cu характерно превышение допустимых концентраций (до 10 ПДК) преимущественно в одной группе ландшафтов – виноградниках. Но также выше нормы обменные запасы Cu в почвах садов и рисовников с терригенно-карбонатными отложениями. Фоновые содержания подвижных форм Zn ни в одном ландшафте не достигают установленных пределов.

Рис. 7. Содержание обменных форм ТМ в почвах ландшафтов (в мг/кг):

I - смешанных лесов, II лиственных лесов; III болот; IV пастбищ;

V богарных пашен; VI орошаемых пашен; VII рисовых чеков;

VIII виноградников; IX садов; X чайных плантаций

Примечательно, что среди ландшафтов виноградников фоновые содержания превышают нормативные в 50 (Pb) - 100 (Cu) % случаев, а садов – в 25 (Cu, Cd) -
50 (Pb) %. Аналогичная ситуация со Pb и Cd отмечается в почвах смешанных лесов и пастбищ. Причем больше ПДК не только средние или максимальные содержания в почвах, но и минимальные.

Отметим, что для рассматриваемых ландшафтов свойственно несоответствие санитарно-гигиеническим нормативам и по валовому содержанию ТМ. Так, по общему содержанию Cu и Zn почвы всех ландшафтов не удовлетворяют требованиям ПДК. В двух ландшафтах (садах и виноградниках) фоновые концентрации валовой Cu превышают даже третью ступень ОДК.

Таким образом, недостатки санитарно-гигиенического подхода в применении к ландшафтам Краснодарского края очевидны и не позволяют объективно оценить состояние окружающей среды как с точки зрения выявления загрязнения, так и с точки зрения обеспеченности агроландшафтов подвижными формами химических элементов. Выходом из этой ситуации может являться внедрение экосистемных принципов в экологическое нормирование, учитывающих природные геоэкологические особенности территорий и развитых там видов природопользования.

6.2 Оценка уровня содержания тяжелых металлов в почвах

с позиций ландшафтно-геохимического подхода

Недостатки санитарно-гигиенических нормативов загрязняющих веществ в почвах проявляются не только на территории Краснодарского края и широко обсуждаются в специальной литературе [Глазовская, 1999; Добровольский, 1999; Ильин, 1986 и т.д.]. Главные из них – универсальность, несовместимая с широким ландшафтным разнообразием страны, и ориентация на человека. В связи с этим разработке новых, адекватных геоэкологических показателей для нормирования ТМ в почвах уделяется серьезное внимание [Дьяченко, 2001; Закруткин, 2002; Колесников и др., 2001; Приваленко, 1995; Сает и др., 1990; Radojevic,
Bashkin, 1999]. Разнообразие подходов к этому вопросу в большинстве случаев объединяет одно – необходимость учета свойств конкретного участка биосферы, то есть геохимических особенностей географической дифференциации территорий и их ассимиляционного потенциала (к сожалению, в этих предложениях речь идет в основном о валовом содержании ТМ в почвах).

Поэтому при оценке содержания подвижных соединений мы применяли ландшафтно-геохимический подход, предусматривающий использование в качестве региональных и локальных показателей (при сохранении федеральных санитарно-гигиенических) параметров распределения элементов в почвах, определенных для каждого значимого ландшафта (группы ландшафтов) на основе ландшафтно-геохимического картографирования и опробования.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.