CC BY
55
ЗО.Экологический анализ региона (теория, методы, практика): Сб. науч. трудов. — Новосибирск: СО РАН, 2000. — 276 с.
31.Экология и безопасность жизнедеятельности человека в условиях Сибири: Сб. науч. трудов. — Барнаул: изд-во АлтГУ, 1997. — 277 с.
Материал поступил в редколлегию 15.05.07
32.Яковченко, С. Г. Создание и использование цифровых моделей рельефа в гидрологических и геоморфологических исследованиях / С. Г. Яковченко,
В. А. Жоров, И. С. Постнова. — Кемерово: Изд-во ИУУ СО РАН, 2004. — 92 с.
33.Continental Hydrology: Cold Regions Modeling. — CRC PRESS LLC, 2000. — 264 p.
УДК 631.4, 631.438
А.В. Пузанов, С.Н. Балыкин,
Д.Н. Балыкин, А.В. Салтыков
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И РАДИОНУКЛИДЫ В ПОЧВАХ ЛЕСНОГО ПОЯСА БАССЕЙНА ВЕРХНЕЙ ОБИ
Исследованы основные физико-химические свойства горно-лесных почв бассейна Верхней Оби. Дана оценка уровням концентраций микроэлементов и удельной активности естественных радионуклидов и Св-137 в гумусовых горизонтах. Установлены закономерности внутрипрофильного распределения элементов.
В сложной структуре биосферных миграционных циклов химических элементов особое место занимает почва. Именно в ней образуются миграционные формы металлов, которые затем вовлекаются в разные типы миграции и формируют массопотоки этих металлов [4].
В этой связи исследованы основные типы почв горнолесного пояса, образующие основу структуры почвенного покрова в бассейне Верхней Оби и определяющие рассредоточенный сток. Работы проведены в Северо-Восточном, Северном, Центральном и Юго-Восточном районах Алтая. Выполнено 10 полнопрофильных разрезов горно-лесных дерново-подзолистых, 15 — горно-лесных серых, 23 — горно-лесных бурых и 13 — горно-лесных черноземовидных почв.
Цель исследования заключалась в установлении закономерностей пространственного и внутрипрофильного распределения микроэлементов и радионуклидов в почвенном покрове лесного пояса бассейна Верхней Оби.
Задачи: 1) Изучить физико-химические свойства основных типов почв лесного пояса. 2) Установить уровень концентраций микроэлементов и радионуклидов в гуму-сосфере исследуемых почв. 3) Изучить характер распределения микроэлементов и радионуклидов в профиле горно-лесных почв. 4) Выявить зависимость концентраций элементов от показателей основных физико-химических свойств почв. 5) Дать эколого-биогеохимичес-кую оценку содержания микроэлементов в почвах лесного пояса бассейна Верхней Оби.
Физико-химические свойства почв определены общепринятыми в почвоведении методами. Валовый микро-элементный состав (Мп, 2г, 2п, Си, N1, РЬ, №, Со, Sn, Мо) определен плазменно-спектрометрическим количественным, радионуклиды (и-238, ТЬ-232, К-40, Сз-137)— гамма-спектрометрическим методами.
Результаты и их обсуждение. Профильное распределение показателей основных физико-химических свойств горно-лесных дерново-подзолистых почв следующее. Содержание гумуса в А-горизонтах колеблется от 3,5 до 19,0% (в среднем 8,0%) и резко падает с глубиной. Показатель рН водной вытяжки гумусовых и элювиальных горизонтов составляет 4,8-6,0, что характеризует уровень кислотности этих горизонтов как слабокислый и близкий к нейтральному.
Высокой емкостью катионного обмена отличаются гумусовые и В-горизонты (до 40-60 мг-экв/100 г). Наиболее низкая емкость катионного обмена характерна для
элювиальных горизонтов (5-20 мг-экв/100 г). Это связано с элювиально-иллювиальным распределением тонкодисперсных фракций гранулометрического состава под влиянием оподзоливания.
Распределение основных показателей физико-химических свойств горно-лесных серых почв незначительно отличается от их распределения в дерново-подзолистых почвах.
Отличительной чертой их является более высокое содержание гумуса и, соответственно, более высокая емкость катионного обмена верхних горизонтов.
Горно-лесные бурые типичные почвы отличаются слабой дифференциацией профиля по морфологическим признакам. Следов оподзоливания не обнаружено. Большинство горно-лесных бурых почв относятся к многогумус-ным. Содержание гумуса постепенно снижается вниз по профилю от 6,0-15,0% в гумусово-аккумулятивных горизонтах до 0,2-2,0% в горизонтах переходных к породе.
Гумусные горизонты характеризуются слабокислой — нейтральной реакцией среды (рН = 4,9-7,6). К почвообразующей породе она незначительно меняется на нейтральную — слабощелочную (рН не превышает 8,5).
Горно-лесные бурые почвы обладают высокой емкостью катионного обмена (до 48,0-56,0 мг-экв/100г почвы в гумусовых горизонтах), что связано, прежде всего, с высокой гумусированностью этих почв и тяжелым гранулометрическим составом. Поступление тонкодисперсного материала осуществляется за счет активного внутрипоч-венного выветривания. Периодически промывной тип водного режима и хорошая дренируемость почвенного профиля (за счет обильного включения обломков горных пород) создают предпосылки для элювиально-иллювиального распределения продуктов выветривания. Содержание фракций ила и физической глины в горно-лесных бурых почвах постепенно растет с глубиной.
Черноземовидные почвы характеризуются высокими содержанием гумуса (до 20% в верхней части профиля) и емкостью катионного обмена (в среднем до 5060 мг-экв/100 г. в гумусовых горизонтах). Реакция среды слабокислая или нейтральная. Минимальные показатели рН (5,2-5,3) отмечены в гумусово-элювиальных горизонтах черноземовидных оподзоленных почв. Смещение рН в щелочную сторону (до 8,0-8,4), связанное с присутствием карбонатов (до 16% и более), наблюдается в карбонатных подтипах.
По результатам наших исследований (табл. 1) содержание Мп в гумусовых горизонтах лесных почв прибли-
жается к кларку этого элемента в почвах мира и колеблется в среднем от 810,0 до 940,0 мг/кг. К своему кларку в почвах мира близка так же концентрация N1. Его содержание в гумусосфере почв горно-лесного пояса варьирует от 36,0 до 52,0 мг/кг.
От горно-лесных дерново-подзолистых почв к горнолесным черноземовидным концентрация цинка в гумусовых горизонтах изменяется в следующих пределах: 50,0-90,0 мг/кг. Таким образом, меньшие значения соответствуют кларку 2п в почвах мира, а максимальные — кларку этого элемента в Земной коре. Кларку в земной коре соответствует содержание следующих элементов: РЬ (15,0-29,0 мг/кг), Со (14,0-22,0 мг/кг).
Средняя концентрация циркония и олова в гумусовых горизонтах лесных почв, соответственно, колеблется
Микроапементы в гумусовых
в пределах: 198,0-240,0 и 4,0-6,0 мг/кг. Содержание 2г и вп меньше кларков этих элементов в почвах мира, но больше, чем их кларки в Земной коре. Обратная ситуация наблюдается в отношении меди. Среднее содержание этого элемента в гумусовых горизонтах горно-лесных почв составляет 28,0-43,0 мг/кг, что несколько выше кларка Си в почвах мира, но не превышает кларка в Земной коре. Гумусовые горизонты лесных почв характеризуются более высоким содержанием молибдена (3,0-5,0 мг/кг) относительно кларков этого элемента в Земной коре и почвах мира. Для ниобия пока не установлено среднее содержание в почвах мира, но по результатам наших исследований его концентрация в гумусос-фере горно-лесных почв приближается к кларку в Земной коре и колеблется от 14,0 до 30,0 мг/кг.
Таблица 1
зизонтах лесных почв
Тип почвы Пара- метр о п (Л о С а .о г .о О. п N N1 п
мг/кг
о о ов оли е рн дзо ты а! хср 896,0 225,9 50,5 17,5 18,0 30,4 35,9 19,2 6,3 3,7
Эх 70,0 18,7 3,1 1,4 2,1 2,8 2,7 1,5 2,2 0,3
тт 400,0 100,0 30,0 10,0 10,0 15,0 20,0 10,0 2,0 2,0
тах 1800,0 400,0 75,0 30,0 40,0 54,0 62,0 30,0 40,0 6,2
п 19 19 19 19 19 19 19 19 17 19
Серые Хср 943,3 197,5 58,6 17,3 14,0 32,6 40,2 22,4 5,1 3,3
Эх 59,8 14,4 4,5 2,2 1,3 2,3 3,7 1,6 0,7 0,3
тт 428,0 100,0 35,0 8,0 5,0 20,0 18,0 9,2 2,0 1,5
тах 1500,0 338,0 113,0 59,0 29,0 65,0 83,0 35,0 15,0 7,1
п 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22
Бурые хср 848,2 241,1 65,8 15,0 21,8 28,3 39,0 19,1 4,3 4,0
Эх 59,2 11,7 2,2 1,0 2,0 1,8 1,3 0,9 0,3 0,2
тт 320,0 100,0 5,0 8,0 6,0 10,0 20,0 9,0 2,0 2,0
тах 3369,0 428,0 110,0 50,0 86,0 87,0 70,0 30,0 12,0 7,6
п 72 71 71 71 71 71 71 71 71 71
Чернозе- мовид- ные хср 808,9 237,1 89,6 28,8 30,0 43,5 52,2 13,6 5,3 5,1
Эх 46,5 10,4 6,1 4,0 2,6 3,2 2,5 0,6 0,4 0,3
тт 403,0 100,0 29,0 13,0 14,0 21,0 35,0 8,7 2,5 2,2
тах 1809,0 352,0 169,0 102,0 64,0 93,0 85,0 22,0 12,0 9,8
п 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34
Кларк в Земной коре [1] Кларк в почвах мира [1] 1500,0 170,0 83,0 16,0 20,0 47,0 58,0 18,0 3,0 1,0
850,0 300,0 50,0 10,0 н.д. 20,0 40,0 8,0 10,0 2,0
н.д. — нет данных
Удельная активность естественных радионуклидов находится на уровне или не превышает среднего уровня удельной активности почв мира (табл. 2). Содержание 238и в гумусовых горизонтах лесных почв соответствует его средней удельной активности 25,0-32,0 Бк/кг. Содержание тория несколько ниже. Его удельная активность в гумусосфере лесных почв не превышает
20,0-30,0 Бк/кг. Средняя удельная активность калия в гумусовых горизонтах исследуемых почв составляет 364,0-428,0 Бк/кг, что не превышает среднемировых значений для почв.
Для оценки концентраций цезия-137 рассчитана его плотность загрязнения в почвах лесного пояса (табл. 3). Средняя плотность загрязнения радиоцезием большинства исследованных почв в два раза превышает показатели фоновой плотности загрязнения для региона. Связано это прежде всего с высокой удельной поверхностью лесного полога, способного задерживать значительные количества аэрозолей из воздушного пространства.
Таблица 2
Естественные радионуклиды в гумусовых горизонтах лесных почв (Бк/кг)
Тип почвы Показатель и-238 ТЬ|-232 К-40
Дерново- подзолистые X + х 32,3 + 1,4 29,6 + 1.4 427,6 + 19,6
Пт 20,3— 45,0 20,3— 39,7 256,4— 540,0
п 19 19 19
Серые X + х 26,6 + 0,8 28,8 + 0,6 399,7 + 6,5
Пт 13,9— 49,3 14,2 — 44,6 260,0— 539,8
п 80 80 80
Бурые X + х 24,9 + 0,9 20,4 + 0,7 363,5 + 11,7
Пт 6,4— 64,8 6,9— 33,2 95,2— 613,4
п 85 85 85
Черноземо- видные X + х 30,0 + 1,5 25,7 + 0,7 394,8 + 11,7
Пт 10,5— 70,8 8,2— 40,2 127,6— 742,9
п 69 69 69
Средняя удельная активность в почвах мира [10] 32,0 32,0 450,0
Таблица 3
Плотность загрязнения лесных почв 137Св
Тип почвы мКи/км2
Дерново-подзолистые среднее тп тах
116,0 82,7 156,1
Серые 124,9 47,2 308,4
Бурые 121,5 27,5 244,4
Черноземовидные 88,5 42,3 162,0
Фон для Горного Алтая [11, 12] 56-60 - -
С другой стороны, накоплению 137Сб в верхних горизонтах почв способствуют особенности биологического круговорота (подстилкообразование, значительное содержание гумусовых веществ).
Пространственное распределение удельной активности Сб-137 в системе высотной поясности характеризуется значительной пятнистостью, обусловленной как контрастностью исходных выпадений, так и последующим перераспределением в сопряженных каскадных ландшафтно-геохимических системах.
Сб-137 аккумулируется, как правило, в верхней части гумусовых горизонтов почв при всех типах почвообразования.
В горно-лесных почвах наблюдается слабовыражен-ная миграция Сб-137 до иллювиальных горизонтов.
Профильное распределение большинства микроэлементов в горно-лесных дерново-подзолистых почвах носит элювиально-иллювиальный характер. Так, содержание 2п в гумусовых и элювиальных горизонтах колеблется от 30,0 до 75,0, в иллювиальных — 40,0-90,0 мг/кг; Сг в верхних 60,0-150,0 и в иллювиальных горизонтах — 80,0-200,0 мг/кг. Соответственно, содержание остальных микроэлементов варьирует: Си — 18,0-50,0 и
30.0-60,0, N1 — 20,0-50,0 и 30,0-80,0, РЬ — 10,0-30,0 и
12.0-35,0, Со — 10,0-30,0 и 12,0-35,0. Двумя максимумами характеризуется распределение вп: в гумусовых горизонтах его содержание составляет 2,0-7,0, в элювиальных — 2,0-3,0, в иллювиальных — 2,0-9,0 мг/кг. Результаты корреляционного анализа между показателями физико-химических свойств дерново-подзолистых почв и содержанием микроэлементов свидетельствуют
о средней и высокой степени (г = 0,5-0,9) их корреляционной зависимости в отношении фракций ила и физической глины.
Так как основными носителями тяжелых металлов являются тонкодисперсные гранулометрические фракции [3, 7], ведущим фактором распределения рассмотренных ранее микроэлементов является дифференциация профиля дерново-подзолистых почв по гранулометрическому составу. Связано это, прежде всего, с оподзоливанием. При этом в иллювиальных горизонтах формируется мощный сорбционный геохимический барьер, препятствующий миграции элементов за пределы почвенного профиля. Благодаря относительно высокой гумусированности горно-лесных дерново-подзолистых почв, в гумусовых горизонтах возможно, так же, некоторое биогенное накопление элементов [8].
Наиболее ярко это выражено в отношении Мп, отличающегося аккумулятивным типом распределения (наиболее высокие концентрации отмечены в гумусовых и переходных к элювиальному горизонтах: 800,01800,0 мг/кг). В почвообразующей породе его содержание находится в пределах от 600,0 до 1200,0 мг/кг. Максимальное содержание 2г обнаружено в гумусовоэлювиальных и элювиальных горизонтах (200,0-400,0 мг/кг), тогда как к почвообразующей породе и в гумусовых горизонтах его концентрация уменьшается до 100,0-
300,0 мг/кг. Вследствие своей малой подвижности в большинстве геохимических обстановок [1] и низкой концентрации, распределение Мо в профиле горно-лесных дерново-подзолистых почв относительно равномерно. Его содержание колеблется от 2,0 до 6,2 мг/кг.
Результаты исследований удельной активности естественных радионуклидов в горно-лесных дерново-подзолистых почвах показывают, что для урана характерно некоторое повышение его удельной активности в гумусовых горизонтах до 20,0-45,0 Бк/кг в сравнении с нижележащими горизонтами и почвообразующей породой (варьирование составляет 15,0-38,0 Бк/кг). Явление это может быть связано с биогенным накоплением нуклида и связыванием его органическим веществом почвы [2, 9, 13].
С другой стороны, 238и образует растворимые комплексы с органическими кислотами и способен мигрировать в таком виде вниз по профилю [5, 14, 15].
В некоторых дерново-подзолистых почвах это находит подтверждение, но в целом, тип распределения 238и в горно-лесных дерново-подзолистых почвах аккумулятивный.
В распределении 232ТЬ и 40К наблюдается обратная закономерность. Их содержание и, соответственно, удельная активность растет вниз по профилю.
Если в гумусовых горизонтах содержание тория соответствует 20,0-40,0, а калия — 340,0-540,0 Бк/кг, то в нижележащих горизонтах и породе удельная активность их варьирует от 25,0 до 45,0 для 232ТЬ и от 390,0 до
590,0 Бк/кг для 40К.
По данным Н.А. Титаевой с соавт. [15], основное количество ТЬ в почвах находится в виде минеральной фракции. Поэтому, повышение его удельной активности с глубиной может происходить за счет привноса тонкодисперсного материала из вышележащих горизонтов.
Смена кислотно-щелочных условий от слабокислых к нейтральным, по-видимому, так же оказывает влияние на профильное распределение тория, так как в нейтральных условиях 232ТЬ подвержен сильной сорбции глинными минералами. Результаты корреляционного анализа служат подтверждением вышесказанному. Так, коэффициенты корреляции удельной активности 232ТЬ с содержанием фракций ила, физической глины, а так же значениями рН варьируют от 0,7 до 0,9.
Такая же высокая корреляционная зависимость от вышеупомянутых показателей физико-химических свойств характерна для радионуклида калия. Известно, что из всех фракций гранулометрического состава, на глинистую приходится наиболее высокое содержание калия [6]. К тому же, в горно-лесных дерново-подзолистых почвах под влиянием слабокислых растворов происходит выщелачивание 40К из верхних горизонтов. Еще одной причиной обеднения гумусовых и элювиальных горизонтов калием служит его долговременный захват многолетними растениями.
Профильное распределение микроэлементов в горнолесных серых почвах во многом похоже на распределение в дерново-подзолистых почвах. Элювиально-иллювиальное распределение характерно для 2г, 2п, РЬ, Си, N1, вп.
В гумусовых горизонтах горно-лесных серых почв содержание этих элементов составляет: 2г — 100,0340,0, 2п — 35,0-80,0, РЬ — 8,0-25,0, Си — 20,0-45,0, N1 — 25,0-64,0,вп — 2,0-10,0 мг/кг. В иллювиальных горизонтах, соответственно: 2г — 150,0-400,0, 2п —
42.0-102,0, РЬ — 10,0-35,0, Си — 20,0-84,0, N1 — 25,0-
94,0, вп — 4,5-15,0 мг/кг. Более или менее равномерно по профилю распределены Со, №, Мо. Валовое их содержание колеблется в пределах: Со— 12,0-45,0, № —
10.0-30,0, Мо — 1,5-6,0 мг/кг. Мп отличается аккумулятивным типом распределения. Несмотря на более высокую гумусированность гумусовых горизонтов горно-лесных серых почв в сравнении с дерново-подзолистыми, накопление марганца в верхних горизонтах здесь выражено в меньшей степени. Коэффициент корреляции Мп с содержанием гумуса довольно низкий (г = 0,32). Максимальные концентрации Мп отмечены в гумусовых и гумусово-элювиальных горизонтах (в среднем 970,0-1030,0 мг/кг). В почвообразующей породе содержание марганца составляет около 900,0 мг/кг.
Профильное распределение большинства микроэлементов в горно-лесных серых почвах тесно связано с распределением тяжелых гранулометрических фракций. Корреляционная зависимость высокой и средней (г = 0,56-0,96) степени обнаружена между содержанием ила и физической глины и валовым содержанием следу-
ющих микроэлементов: 2п, РЬ, Си, N1, вп, Мо. Такая дифференциация профиля горно-лесных серых почв по гранулометрическому составу и содержанию микроэлементов, как и в дерново-подзолистых почвах, объясняется как оподзоливанием, так и миграцией тонкодисперсного материала вниз по профилю в ненарушенном состоянии с током воды (лессиваж).
Удельная активность естественных радионуклидов в горно-лесных серых почвах несколько ниже, чем в дерново-подзолистых. Соотношение и\ТЬ < единицы, но приближается к ней. Распределение 232ТЬ, практически, равномерное. Удельная активность его варьирует, в среднем, от 24,0 до 32,0 Бк/кг. Тоже самое можно сказать и о распределении 238и. Его содержание, в среднем, соответствует 25,0-28,0 Бк/кг. Удельная активность 40К растет с глубиной. Если в гумусовых горизонтах она составляет 260,0-539,0 Бк/кг, то в почвообразующей породе она равна 435,0-580,0 Бк/кг. Установлено, что корреляция между удельной активностью радионуклидов 232ТЬ и 40К и содержанием фракций ила и физической глины составляет 0,68 — 0,78.
В горно-лесных бурых почвах обнаружена корреляционная зависимость средней и высокой степени (г = 0,5-0,98) между валовым содержанием большинства микроэлементов (2г, РЬ, Си, N1, №, Со) и содержанием фракций ила и физической глины. Концентрация 2г в гумусовых горизонтах находится в пределах 100,0-350,0 мг/кг, РЬ — 8,0-20,0 мг/кг, Си — 13,0-30,0 мг/кг. При этом в иллювиальных горизонтах их содержание, соответственно, достигает 150,0-430,0, 9,0-25,0,
16,0-45,0 мг/кг. Таким образом, внутрипрофильное распределение 2г, РЬ, и Си носит элювиально-иллювиальный характер. То же самое можно сказать и о распределении вп. Его содержание в гумусовых горизонтах соответствует 2,0-8,0, в иллювиальных горизонтах 2,5-10,0 мг/кг. Что касается N1, №, Со и Мо, то распределение их в профиле горно-лесных бурых почв можно считать равномерным. Содержание N1 варьирует от 20,0 до 54,0, № — 10,0-29,0, Со — 9,0-30,0 и Мо от 2,0 до
7,0 мг/кг. Восходящая миграция связана с биогенным поглощением микроэлементов почвенной микрофлорой и растительностью. Включение в биологический круговорот обеспечивает некоторое накопление микроэлементов в гумусовых горизонтах горно-лесных бурых почв. По результатам наших исследований к таким элементам можно отнести 2п и, особенно, Мп, который имеет ярко выраженный аккумулятивный тип распределения. Содержание цинка в гумусовых и иллювиальных горизонтах составляет 50,0-110,0, в ВС-горизонте— 5080 мг/кг. Концентрация марганца снижается с глубиной от 600,0-1240 до 430,0-900,0 мг/кг. Связано это с более высоким коэффициентом биологического поглощения марганца в сравнении с остальными исследованными микроэлементами. Коэффициент корреляции валовых концентраций Мп с содержанием гумуса достигает 0,85.
Удельная активность 238и в профиле горно-лесных бурых почв колеблется, в среднем, от 22,0 до 28,0, 232ТЬ — от 20,0 до 27,0 Бк/кг. Распределение удельной активности этих радионуклидов в горно-лесных бурых почвах, практически, равномерное.
Отмечена их слабая аккумуляция в дерновых горизонтах и некоторое повышение их содержания в АВ — (для урана) и В — горизонтах (для тория). Аккумулятивно-иллювиальное внутрипрофильное распределение характерно и для 40К. Так, наиболее высокие значения его удельной активности (в среднем 440,0-450,0 Бк/кг) обнаружены в дерновых и иллювиальных горизонтах горно-лесных бурых почв. В А — и АВ — горизонтах содержание 40К соответствует 360,0-380,0 Бк/кг. Корреляционная зависимость средней степени (г = 0,6) обнару-
жена между содержанием гумуса и удельной активностью 238и.
Горно-лесные черноземовидные почвы отличает яркая выраженность дернового процесса, высокая биологическая активность, что способствует обильному накоплению гумусовых веществ. Это, по всей видимости, оказывает наиболее существенное влияние на внутри-профильное распределение химических элементов.
Так, аккумулятивный тип распределения некоторых элементов (Мп, Сг, 2п, Nb, Си, Ьа) может быть связан с их биогенным накоплением в верхней части профиля. Содержание вышеупомянутых элементов в гумусовых горизонтах составляет: Мп — 500,0-1300,0, Сг — 43,0-
124,0, 2п — 40,0-160,0, №э — 14,0-57,0, Си — 21,0-70,0, Ьа— 15,0-54,0 мг/кг. В почвообразующей породе их концентрации несколько ниже: Мп — 480,0-840,0, Сг — 42,0-44,0, 2п — 54,0-120,0, №э — 17,0-24,0, Си —
26.0-32,0, Ьа — 24,0-33,0. Для Мп, 2п, № и Ьа установлена корреляционная зависимость средней степени (г = 0,5-0,7) с содержанием гумуса.
Кроме гумусообразования и дернового процесса, на внутрипрофильное распределение микроэлементов в горно-лесных черноземовидных почвах может воздействовать смена кислотно-щелочных условий и распределение гранулометрических фракций. Такое наложение рассмотренных факторов, возможно, обеспечивает аккумулятивно-иллювиальное внутрипрофильное распределение микроэлементов. В большей степени это относится к 2г и N1, в меньшей — к вп, Мо. Максимальные концентрации этих элементов обнаружены в гумусовых (2г —
130.0-350,0, N1 — 35,0-85,0, вп — 2,7-8,9, Мо — 2,2-8,4 мг/кг) и иллювиальных горизонтах (2г — 100,0-390,0, N1 — 37,0-85,0, вп — 2,8-9,7, Мо — 3,6-8,4 мг/кг). Так же, относительно, высокое содержание вп (до 11,0 мг/кг) и Мо (до 9,0 мг/кг) обнаружено в почвообразующих породах горно-лесных черноземовидных почв. Корреляция средней (г = 0,6) и высокой степени (г = 0,7-0,8) отмечена между показателями рН и концентрациями 2г, вп, Мо.
Равномерно по профилю горно-лесных черноземовидных почв распределены РЬ, Со. Их среднее содержание, соответственно, колеблется: РЬ — 19,0-22,0, Со — 12,0-
15,0 мг/кг.
Равномерное распределение характерно так же для естественного радионуклида 232ТЬ. Его удельная активность в профиле горно-лесных черноземовидных почв колеблется, в среднем, от 20,0 до 28,0 Бк/кг. Удельная активность 40К увеличивается с глубиной. В дерновом горизонте она составляет 238,0-540,0 Бк/кг, а к почвообразующей породе она достигает 340,0-900,0 Бк/кг. Обнаружена высокая степень корреляции (г = 0,70-0,75) между содержанием фракций ила и физической глины и удельной активностью радионуклидов тория и калия. Коэффициент корреляции между содержанием гумуса и удельной активностью урана равен 0,70. Максимальные концентрации 238и отмечены в гумусовых горизонтах горно-лесных черноземовидных почв. Удельная активность его здесь варьирует от 18,0 до 70,0 Бк/кг. Вниз по профилю содержание 238и снижается до 13,0-60,0 Бк/кг. Таким образом, внутрипрофильное распределение урана имеет аккумулятивный характер.
Для основных типов почв лесного пояса выявлена следующая закономерность во внутрипрофильном распределении химических элементов: количество элементов вовлекаемых в процессы восходящей миграции и некоторой аккумуляции в гумусовых горизонтах возрастает от горнолесных серых и дерново-подзолистых почв к бурым и черноземовидным. С другой стороны, количество элементов, внутрипрофильное распределение которых в большей степени связано с нисходящей миграцией веществ, увеличивается в обратном направлении: от черноземовидных и бурых к серым и дерново-подзолистым.
Установлено четыре типа внутри-профильного распределения химических элементов, обусловлен-ны х проявлением основных барьеров (табл. 4).
Выводы: 1. В почвенном покрове горно-лесного пояса Алтая создаются предпосылки к активной миграции и выносу элементов: периодически промывной тип водного режима, оподзоливание, слабокислая реакция почвенного раствора. С другой стороны, формируются биогенный, сорбционный и кислотно-щелочной геохимические барьеры, препятствующие миграции химических элементов за пределы почвенного профиля.
2. Содержание микроэлементов в гумусовых горизонтах лесных почв Алтая находится на уровне их кларков в Земной коре или кларков в почвах мира. Удельная активность естественных радионуклидов не превышает среднего уровня удельной активности почв мира. Средняя плотность загрязнения радиоцезием большинства исследованных почв в два раза превышает показатели фоновой плотности загрязнения для региона.
3. В основных типах почв горно-лесного пояса Горного Алтая установлено четыре типа внутрипрофильного распределения химических элементов: аккумулятив-
Библиографический список
Таблица 4
Типы внутрипрофильного распределения микроэлементов и радионуклидов в горно-лесных почвах
Тип распределения Тип почвы
Дерново- подзолистые Серые Бурые Черноземо- видные
Аккумулятивный Мп, гг, 238и, 137Св M , C (Л Мп, 137Св Mn, Zn, Nb, Cu, 23BU, 137Cs
Аккумулятивно- иллювиальный — — «к, 238и, 23;п, гп Zr, Ni, Sn, Mo
Элювиально- иллювиальный гп, Си, ып, рь, Со, Эп, 232ТЬ|, 40К Zr, Zn, Pb, Cu, Ni, Sn, 40K гг, рь, Си, Эп 40K
Равномерный Мо, ЫЬ Co, Nb, Mo, 23BU 232Th ЫН, ЫЬ, Со, Мо Pb, Co, 232Th
Преобладающие барьеры Сорбционный Биогеохими- ческий, сорбционный Сорбционный Биогеохими- ческий, щелочной
ный, аккумулятивно-иллювиальный, элювиально-иллювиальный и равномерный. Количество элементов вовлекаемых в процессы восходящей миграции и некоторой аккумуляции в гумусовых горизонтах возрастает от горно-лесных серых и дерново-подзолистых почв к бурым и черноземовидным. Количество элементов, внут-рипрофильное распределение которых в большей степени связано с нисходящей миграцией веществ, увеличивается в обратном направлении: от черноземовидных и бурых к серым и дерново-подзолистым почвам.
1 .Алексеенко, В. А. Экологическая геохимия.— М.: Логос, 2000.— 627с.
2.Баева, А. И. Содержание урана и тория в почвах и растениях горной части Ленкоранской области / А. И. Баева, А. Б. Ахундова
// Изв. АН АзССР, сер. биол. наук, 1981, №1 — С. 56-59.
3.Добровольский, В. В. Внутрипочвенное карбонатообразование, высокодисперсное вещество почв и геохимия тяжелых металлов // Почвоведение, №12, 2001. — С. 1434-1443.
4.Добровольский, В. В. Миграционные формы и миграция масс тяжелых металлов в биосфере // Геохимия природных и техногенно измененных биогеосистем. — М: Научный мир, 2006. — 280 с.
5.Евсеева, Л. С. Восстановление урана природными органическими веществами // Химия урана— М.: Наука, 1981. — С. 52-57.
6.Иванов, В. В. Экологическая геохимия элементов: справочник: кн. 6: редкие ^элементы— М., 1997.— 607 с.
7.Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х.. Пендиас.— М.: Мир, 1989. — 439 с.
8.Мальгин, М. А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае— Новосибирск: Наука, 1978.— 271 с.
9.Погосян, Е. А. Содержание урана в некоторых почвах Армении / Е. А. Погосян, В. Л. Ананян // Почвоведение. — 1984, №10. —
С. 125-126.
10.Почвоведение / Под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. Ч. 1. Почва и почвообразование. — М., 1988. — 400 с.
11.Силантьев, А. Н. Изменение параметров миграции цезия -137 в почве / А. Н. Силантьев, И. Г. Шкуратова // Атомная энергия. — 1988.— Т. 65, Вып. 2. — С. 137-141.
12.Силантьев, А. Н. Вертикальная миграция в почве радионуклидов, выпавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС / А. Н. Силантьев, И. Г. Шкуратова, Ц. И. Бобовникова // Атомная энергия.- 1989. — Т. 66, вып. 3. — С. 194-197.
13.Султанбаев, А. С. Содержание урана в почвах и растениях Тянь-Шаня / А. С. Султанбаев, А. Ф. Григорьев // Тр. Киргиз. науч. произв. объединения по земледелию. — Фрунзе, 1977. — вып. 5. — С. 240-250.
14.Титаева, Н. А. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в условиях гумидной зоны / Н. А. Титаева, А. И. Таскаев. — Л.: Наука, 1983.— 252 с.
15.Титаева, Н. А. Техногенная геохимия урана, тория и радия // Проблемы радиогеохимии и космологии— М.: Наука, 1991.
Статья поступила в редколлегию 17.05.07
УДК 504.054:574.3
Т.М. Майманова, О.В. Кузнецова, Д.В. Бикбаев
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЛИСТЬЯХ ТОПОЛЕЙ, РАСТУЩИХ ВДОЛЬ ЧУЙСКОГО ТРАКТА
Исследование интенсивности и специфики загрязнения окружающей среды является актуальной проблемой настоящего времени. Индикационное значение растений, проявляющееся в биогеохимических ответных реакциях на загрязнения поллю-тантами атмосферы, воды и почв, дает возможность своевременно выявить очаги экологической напряженности. Растительный покров региона исследований испытывает загрязнения тяжелыми металлами в результате функционирования автотранспорта, поток которого постоянно возрастает в связи с развитием туризма в Республике Алтай. В работе изучено накопление тяжелых металлов в листьях молодых и старых тополей, растущих вдоль Чуйского тракта.
