CC BY
20
ГЕОГРАФИЯ И ЭКОЛОГИЯ
УДК 550.84:552.578.2 (571.568)
В.Л. Качинский1, А.Н. Геннадиев2
ТЕХНОГЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В АРКТОТУНДРОВЫХ ПОЧВАХ ОСТРОВА БОЛЬШОЙ ЛЯХОВСКИЙ (НОВОСИБИРСКИЕ ОСТРОВА)3
Показано влияние различных природных (формы рельефа, процессы промерзания-оттаивания, геохимические барьеры и др.) и техногенных (тип нефтепродуктов и степень загрязнения) факторов на поведение битуминозных веществ в почвах о-ва Большой Ляховский (арх. Новосибирские о-ва). В почвах морского побережья отмечен преимущественно грунтово-аккумулятивный тип радиального распределения гексановых битумоидов, в почвах водораздельных и приводораздельных поверхностей — поверхностно-аккумулятивный. Установлено, что при увеличении щебнистости почв, загрязненных трансформаторным маслом, утяжеляются гексановые битумоиды; при загрязнении дизельным топливом суглинистые почвы содержат больше органических поллютантов, чем щебнистые аналоги. Для изученных склоновых почвенных сопряжений характерна слабая латеральная миграция углеводородов, связанная с их интенсивной сорбцией тонкодисперсной фракцией глинистого субстрата.
Ключевые слова: арх. Новосибирские о-ва, о. Большой Ляховский, углеводородное загрязнение почв, битуминозные вещества, радиальная и латеральная миграция веществ, геохимические барьеры.
Введение. Актуальность исследования поведения нефтепродуктов в почвах арктотундровых территорий определяется, с одной стороны, все возрастающим техногенным воздействием на наземные экосистемы этих районов в связи с добычей здесь углеводородного сырья, а с другой — низкой скоростью самоочищения почв от органических поллютантов.
Особенности поведения битуминозных веществ ранее изучали главным образом с помощью полевых модельных опытов на участках распространения мерзлотных почв Якутии [7, 9, 12-14], Большеземельской тундры [16-20], Малоземельской тундры [1, 10, 21], Аляски [24, 25] и других территорий. Установлены следующие наиболее общие особенности миграции и трансформации этих веществ в почвах: 1) многолетнемерз-лые породы выполняют функцию барьера-экрана на пути миграции битуминозных веществ; 2) существует связь между интенсивностью перераспределения углеводородов в радиальном направлении и сезонными процессами промерзания-оттаивания; 3) радиальная миграция битуминозных веществ наиболее интенсивно происходит по криогенным трещинам — каналам миграции; 4) более близкий к поверхности уровень залегания многолетней мерзлоты способствует ослаблению разложения углеводородов.
Модельные лабораторные эксперименты показывают, что при увеличении числа циклов промерза-
ния-оттаивания наблюдается ослабление нисходящей миграции углеводородов по почвенному профилю, что вызвано восходящим выносом из нижних почвенных горизонтов углеводородов в результате их подъема вместе с талой водой [5]. Процессы испарения, фотохимической и микробиологической деградации углеводородов в почвах на многолетнемерзлых породах протекают слабо, что вызывает длительную "консервацию" изучаемых веществ в почвенном профиле [3, 13, 22, 23].
Постановка проблемы. Большинство предыдущих исследований поведения битуминозных веществ выполнены для почв тундровых ландшафтов, в значительно меньшей степени — для арктотундровых и арктических почв. Поэтому на сегодняшний день актуально получить конкретные данные о характере влияния природных и техногенных факторов на поведение битуминозных веществ в арктотундровых условиях, а также разделить арктотундровые почвы по их способности к самоочищению от углеводородов. В наши задачи входили: 1) оценка влияния разных природных факторов (гранулометрический состав, геохимические барьеры, формы рельефа и др.) на самоочищение почв от техногенных углеводородов; 2) выявление влияния техногенных факторов (тип нефтепродуктов и степень углеводородного загрязнения) на поведение техногенных углеводородов; 3) изучение особенностей
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, аспирант; e-mail: [email protected]
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, профессор, докт. геог. н.; e-mail: [email protected]
3 Исследования проведены при финансовой поддержке РГО (грант № 61/2013-Н7).
и факторов радиальной и латеральной дифференциации арктотундровых почвенных сопряжений по содержанию органических поллютантов.
Материалы и методы исследования. В 60-е гг. XX в. на архипелагах и островах Российского Арктического сектора (от арх. Земля Франца Иосифа до о-ва Врангеля) началась эксплуатация военных баз, где были созданы объекты инфраструктуры и куда осуществлялся завоз нефтепродуктов для обеспечения работы техники и отопления. В 90-х гг. функционирование баз прекратилось, в настоящий момент здесь существует множество заброшенных объектов бывшей военной инфраструктуры, в том числе пустой тары из-под топлива (скопления бочек), служащей источником загрязнения почв нефтепродуктами. Необходимо инвентаризировать такие объекты, установить их влияние на окружающую среду, после чего территория должна быть рекультивирована. В пределах арх. Новосибирские о-ва заброшенные объекты техногенной инфраструктуры широко распространены на островах Большой Ляховский (п-ов Кигилях, мыс Шалаурова), Котельный (аэропорт Темп), Жохова (аэропорт) и на п-ове Земля Бунге.
В августе—сентябре 2012 г. в рамках экспедиции Русского географического общества проводились исследования загрязненных углеводородами почв на п-ове Кигилях (о. Большой Ляховский). Были изучены почвы на фоновом и трех техногенно-трансформиро-ванных участках: "Бывшая база", "Гора Малакатын", "Поселок геологов" (рис. 1), различающихся по характеру ландшафтных условий и техногенного воздействия.
Участок "Бывшая военная база" расположен на водораздельной и приводораздельной поверхностях (высота над уровнем моря 50—60 м). Здесь исследованы битуминозные оглеевающиеся почвы по криоземам глееватым на суглинистых почвообразующих породах. Преобладающая растительная ассоциация — осоко-во-пушицевая с проективным покрытием 80—90%. В зонах разлива нефтепродуктов этот показатель варьирует от 0 до 40%.
На этом участке находятся два разлива дизельного топлива (площадь каждого 50—100 м2) из двух крупных скоплений бочек (более 10 000 шт.), составленных в 4—7 рядов. Сильный запах нефтепродуктов и протечки из бочек из-под топлива свидетельствуют о том, что поступление органических загрязнителей в почвы продолжается. Здесь изучены 2 почвенных разреза (БЛ-3, БЛ-4).
В аналогичных ландшафтных условиях исследованы почвы двух байджарахов высотой до 1 м, загрязненных дизельным топливом. Площадь разливов составила 4 и 35 м2 соответственно; число бочек 7 и 17. Бочки расположены в основном в нижних частях байджарахов. Свежие разливы нефтепродуктов отсутствуют. Проведено два площадных опробования поверхностных горизонтов почв (ТП-ГУ, ТП-У) всего в 10 точках.
Кроме того, изучены почвы в области трех разливов трансформаторного масла площадью 25, 250 и 300 м2 соответственно. Число бочек составляет 20, 150 и 80 шт. соответственно, они равномерно разбросаны по площади. Вокруг масляных пятен отмечены значительные свежие растеки нефтепродуктов. Изуче-
Рис. 1. Картосхема расположения объектов исследования — п-ов Кигилях о-ва Большой Ляховский (арх. Новосибирские о-ва): 1 — скопления бочек с трансформаторным маслом; 2 — скопления бочек с дизельным топливом; 3 — точки исследования; 4 — изогипсы (через 20 м)
но 6 почвенных разрезов (БЛ-1, БЛ-2, БЛ-27-БЛ-30) и выполнено три площадных опробования почв (ТП-1, ТП-П, ТП-Ш), всего исследовано 24 образца.
От позиций, приуроченных непосредственно к источнику углеводородного загрязнения, были заложены два почвенно-геохимических сопряжения протяженностью около 2 и 0,4 км по направлению к гипсометрически более низким участкам. Сопряжения включают битуминозные оглеевающиеся почвы, сформировавшиеся по криоземам глееватым на приводораздельной поверхности (разрезы БЛ-3, БЛ-4, БЛ-31), битуминозные криоземы склона и выположенных поверхностей склона (разрезы БЛ-5, БЛ-6, БЛ-7, БЛ-8, БЛ-32, БЛ-33), дерново-глеевые почвы днища (разрезы БЛ-9, БЛ-13) и тальвега ложбины (поверхностные образцы БЛ-10, БЛ-11, БЛ-12, БЛ-14, БЛ-15).
Второй участок "Гора Малакатын" представляет собой каменную россыпь на высоте 100-170 м над у.м., где изучались горные скелетно-щебнистые почвы. На поверхности почв слабо развит мохово-лишайнико-вый покров. Проективное покрытие не превышает 5%. На наиболее возвышенной части участка находятся два скопления бочек с дизельным топливом (около 400 шт.) высотой 2-3 ряда. Здесь на двух площадках отобраны 4 поверхностных образца почв (ТП-У1, ТП-УП) с глубины 0-10 см.
У подножия каменной россыпи находятся три мелких (площадь 1-6 м2) масляных пятна с битумной коркой толщиной около 1 см и единичными опрокинутыми бочками вокруг пятен. Признаки современного поступления нефтепродуктов в почвы на этом участке не выявлены. Здесь проведено три поверхностных опробования почв с глубины 0-1 и 0-10 см (14 образцов почв, ТП-УШ-ТП-Х).
Третий участок "Поселок геологов" расположен на морском побережье на высоте 2-3 м над у.м., здесь изучали битуминозные криоземы оглеевающиеся по криоземам глееватым. Преобладающая растительная ассоциация — пушицево-осоковая. Проективное покрытие растительностью составляет около 80-90%, на загрязненных углеводородами почвах — не более 5%. Здесь находится одно крупное скопление бочек (около 3000 шт., площадь 1850 м2). Бочки плотно уложены, образуют овальный контур (рис. 1.) На этой территории отмечены единичные поверхностные небольшие (до 2 м2) пятна свежих нефтепродуктов, что указывает на современное поступление органических загрязнителей в почвы из-под протекающих бочек. Изучены 2 почвенных разреза в пределах контура скопления бочек (БЛ-24, БЛ-25) и два разреза (БЛ-21, БЛ-23) за его пределами; проведено одно площадное опробование почв с шагом 20 м по четырем трансектам (ТП-Х1, глубина 0-10 см, отобран 21 образец почв).
В общей совокупности изучено 25 почвенных разрезов, выполнено 11 съемок площадного опробования и исследовано 2 почвенно-геохимических сопряжения. Всего собрано 165 почвенных образцов.
В работе использованы факторно-географический, катенарный, почвенно-морфологический, люминесцент-
но-битумологический методы. На основании цвета свечения гексанового экстракта и капиллярной вытяжки выделены четыре типа битумоидов: смолисто-ас-фальтеновый, смолистый, маслянистый, легкий [14]. Почвы диагностировались в соответствии с предложениями А.Н. Геннадиева с соавторами по группировке техногенно-преобразованных почв [4]. Геохимические барьеры определялись по их типологии, разработанной М.А. Глазовской [6] и Н.П. Солнцевой [19, 20].
Результаты исследований и их обсуждение. Факторы и особенности радиального распределения гекса-новых битумоидов. В изученных загрязненных углеводородами почвах установлено два типа радиального распределения гексановых битумоидов: поверхностно-аккумулятивный и грунтово-аккумулятивный. Первый тип характерен для участка "Бывшая военная база". Второй тип наблюдается в почвах морского побережья на участке "Поселок геологов".
Выявлено, что битуминозные почвы отличаются по степени углеводородного загрязнения и его контрастности в радиальном направлении. Битуминозные оглеевающиеся почвы водораздельной поверхности участка "Бывшая военная база", загрязненные трансформаторным маслом, характеризуются наибольшей контрастностью радиального распределения гек-сановых битумоидов. Их концентрация по вертикали уменьшается в 20-40 раз: от 180 000-100 000 мг/кг в битумных корках до 5000-500 мг/кг в надмерзлотных криометаморфических горизонтах (рис. 2, А). Меньшая контрастность распределения изучаемых веществ по почвенному профилю отмечена в битуминозных оглеевающихся почвах водораздельной поверхности, загрязненных дизельным топливом. Концентрация гек-сановых битумоидов уменьшается сверху вниз по почвенному профилю в 6-20 раз — от 37 000-35 000 мг/кг в верхнем битуминозном слое до 5000-2000 мг/кг на глубине 25-40 см. В крупных масляных пятнах (глубина 20-50 см), приуроченных к криогенным трещинам загрязненных почв этого участка, содержание поллютантов значительно увеличивается (от 45 000 до 80 000 мг/кг).
Горные скелетно-щебнистые почвы на участке "Гора Малакатын" отличаются от почв на других участках максимальным разнообразием типов радиального распределения гексановых битумоидов: от сильноконтрастного до недифференцированного. В первом случае содержание гексановых битумоидов уменьшается от 175 000 до 2000 мг/кг, во втором — остается на уровне 160 000 мг/кг (рис. 2, Б). В горных скелетно-щебнистых почвах, в отличие от их суглинистых аналогов, битумная корка и лежащие под ней горизонты характеризуются преимущественно смолисто-асфаль-теновым типом битумоидов. Повышенное содержание гексановых битумоидов смолисто-асфальтенового типа в нижележащих горизонтах может указывать на процесс выноса этих веществ в радиальном направлении с водными потоками.
Увеличение содержания поллютантов с глубиной и пониженная контрастность вертикального распре-
Рис. 2. Радиальное распределение гексановых битумоидов в битуминозных оглеевающихся почвах на участке "Бывшая военная база" (А) и горных скелетно-щебнистых почвах на участке "Гора Малакатын" (Б) на суглинистых породах (загрязнение трансформаторным маслом)
деления битумоидов характерны для битуминозных оглеевающихся почв морского побережья (загрязнение дизельным топливом) на участке "Поселок геологов". Содержание исследуемых веществ здесь увеличивается с глубиной не более чем в 3 раза (от 4000 до 5500 и от 800 до 350 мг/кг) в пределах контура скопления бочек; вне контура этот показатель варьирует от 10 до 20 раз (от 200 до 2 200 мг/кг) (рис. 3).
Кроме того, обнаружено, что в некоторых изученных битуминозных почвах в радиальном направлении изменяется состав битумоидов. В почвах, загрязненных трансформаторным маслом, тип битумоидов меняется со смолистого в битумных корках до маслянистого и легкого в средней и нижней частях почвенного профиля. При загрязнении почв дизельным топливом качественный состав битумоидов практически не изменяется, оставаясь маслянистым по всему профилю.
Наиболее высокие значения концентрации биту-моидов в верхней части почв на участках "Бывшая военная база" и "Поселок геологов" обусловлены подновлением загрязнения почв нефтепродуктами, а так-
Рис. 3. Гексановые битумоиды в почвенно-геохимическом сопряжении на участке "Поселок геологов": сорбционные геохимические барьеры: A1v — дернина; ТГ1-4 — битуминозные субстраты; CR1, 2 — криометаморфические горизонты. Механические геохимические барьеры: C — почвообразующая порода; CRC — переходный горизонт от криометаморфического горизонта к почвообразующей породе;
A1vC — переходный горизонт от дернины к почвообразующей породе
же сорбцией наиболее тяжелых углеродистых веществ на сорбционном геохимическом барьере-концентраторе. Проникновение техногенных углеводородов в радиальном направлении, вероятно, обусловлено их фронтальным просачиванием в основной массе почвы [18]; наиболее интенсивно изучаемые соединения мигрируют по криогенным трещинам [1]. При этом самые легкие компоненты битумоидов могут мигрировать по почвенному профилю как в восходящем, так и нисходящем направлении, что связано с цикличностью процессов промерзания—оттаивания почвы [5]. К факторам, замедляющим радиальную миграцию изучаемых веществ, здесь относятся низкая проницаемость суглинистых почвообразующих пород, усиливающиеся тиксотропность и оглееение.
Изменение состава битумоидов по почвенному профилю (участок "Бывшая база"), по-видимому, связано с радиальным фракционированием углеводородов.
Максимумы концентрации гексановых битумои-дов в нижней части почвенного профиля битуминозных оглеевающихся почв на участке "Поселок геологов" вызваны, возможно, экранирующим влиянием геохимического барьера — многолетней мерзлоты (глубина залегания около 40 см), препятствующей дальнейшей радиальной миграции углеводородов [19].
Факторы и особенности латерального распределения гексановых битумоидов. Для двух почвенно-геохи-мических сопряжений на участках "Бывшая база" и "Поселок геологов" выявлено изменение содержания и качественного состава гексановых битумоидов по мере удаления от источника загрязнения.
На участке "Бывшая база" наиболее высокое содержание гексановых битумоидов характерно для битуминозных оглеевающихся почв вблизи источника загрязнения дизельным топливом и трансформаторным маслом (БЛ-3, 35 000 мг/кг). Ниже по склону, в его средней части, содержание поллютантов в почвах резко падает (на удалении 30 м — до 2500 мг/кг, 80 м — до 1500 мг/кг, 150 м — до 500 мг/кг), а в нижней части склона вновь происходит заметное увеличение содержания битумоидов — до 2000 мг/кг и более (удаление около 200 м) (рис. 4). На удалении 350 м от источника склон переходит в борт ложбины, в плоском днище которой у поверхности почв (в дернинах) содержание гексановых битумоидов составляет 1500—4000 мг/кг. Еще ниже днище ложбины сужается и превращается в тальвег, где концентрация поллютантов резко снижается в 3—5 раз (до 200—800 мг/кг) из-за интенсификации их выноса в виде взвесей в водных потоках. Повышенное содержание поллютантов в почвах нижней части склона, вероятно, обусловлено смыканием
Рис. 4. Гексановые битумоиды в почвенно-геохимическом сопряжении на участке "Бывшая база": 1 — скопление бочек с нефтепродуктами; 2 — поверхностный геохимический поток углеводородов; 3 — внутрипочвенный геохимический поток углеводородов. Остальные
условные обозначения см. на рис. 3
двух латеральных геохимических потоков — по поверхности почвы и по кровле многолетней мерзлоты, глубина залегания которой уменьшается вниз по склону от 50 до 20 см.
На участке "Бывшая база" при разливе преимущественно трансформаторного масла в битуминозных оглеевающихся почвах (БЛ-27—БЛ-30) на склоне крутизной 5—7° содержание гексановых битумоидов имеет тенденцию к уменьшению по мере удаления от источника загрязнения: через 10 м — в 2—3 раза, через 100—400 м — более чем на порядок.
Также выявлено, что по мере удаления от источника загрязнения в почвенно-геохимических сопряжениях на участке "Бывшая база" происходит дифференциация состава битумоидов. Для поверхностных горизонтов почв на склоне и в днище ложбины характерен маслянистый тип битумоидов, а для средней части почвенных профилей склона, днища ложбины и тальвега — преимущественно легкий. Это может быть обусловлено комбинацией процессов со-лифлюкции и радиального фракционирования компонентов битумоидов по их миграционной способности. В полевых условиях в качестве признаков солифлюк-ции выявлены промоины на склонах, характеризующихся меньшим проективным покрытием.
Особенности бокового перераспределения гекса-новых битумоидов по мере удаления от контура скопления бочек также выявлены в битуминозных оглее-вающихся почвах участка "Поселок геологов" — в поверхностных горизонтах почв содержание битумои-дов уменьшается на порядок (от 2000 до 200 мг/кг) (рис. 5). В нижних надмерзлотных горизонтах почв при удалении от источника, наоборот, происходит увеличение концентрации органических поллютан-тов также на порядок — от 300 до 2000 мг/кг (рис. 3). При этом в наиболее загрязненных почвах внутри контура скопления бочек выделено два типа битумои-да — легкий и маслянистый, а вне контура — только легкий. Увеличение содержания битумоидов в нижней части почвенного профиля по мере удаления от
Содержания гексановых битумоидов, мг/кг Д 1 2 52 ООО 500-1000 | <150
Щ 1000 -2000 | 150 —500
Рис. 5. Площадное распределение гексановых битумоидов в битуминозных оглеевающихся почвах морского побережья, масштаб 1:1000, участок "Поселок геологов". Составлено по опробованию в 21 точке: 1 — почвенный разрез; 2 — граница контура скопления
бочек
контура скопления бочек на участке "Поселок геологов" вызвано боковой миграцией этих веществ по кровле многолетней мерзлоты. В верхних горизонтах (дернинах) латеральная миграция поллютантов тормозится повышенной сорбционной способностью органогенных горизонтов почв.
Гексановые битумоиды в почвах разного гранулометрического состава. В пределах изучаемой территории выделены почвы с разным гранулометрическим составом: 1) суглинистые нещебнистые и суглинистые слабощебнистые почвы на участке "Бывшая база"; 2) скелетно-щебнистые почвы на участке "Гора Ма-лакатын".
Битуминозная оглеевающаяся суглинистая почва на участке "Бывшая база" имеет следующий морфологический облик (БЛ-1): ТГ1, 0—5 см — маслянистая бурая корка, мажущаяся, плотная, среднесуглинистая, влажная, бесструктурная, граница по цвету ровная, запах нефтепродуктов; ТГ2, 5—19 (20) см — сизо-серый цвет, неоднородный из-за охристых пятен, сложение уплотненное, среднесуглинистый состав, влажный, творожистый (бесструктурный), присутствуют единичные мелкие корни диаметром до 1 мм, глеевый, граница волнистая, запах нефтепродуктов; ТГ3, 19 (20)—28 (40) см — буро-сизый цвет, неоднородный из-за охристых, сизых и бурых пятен, сложение уплотненное, состав сред-несуглинистый, влажный, творожистый (бесструктурный), присутствуют мелкие корни диаметром до 1 мм, граница волнистая, запах нефтепродуктов; ТГ4, 28 (40)—60 см — темно-серый цвет с сизоватостью, состав среднесуглинистый, сложение уплотненное, творожистый (бесструктурный), влажнее и однороднее по цвету, чем вышележащий субстрат, граница слабоволнистая по цвету, запах нефтепродуктов. В нижней части слоя отмечены две трещины шириной 1 см; ТГ5, 60—70 см — сизый цвет, однородный, состав среднесуглинистый, сложение уплотненное — плотное, сырой, творожистый, тиксотропный, холодный, граница ровная по увеличению плотности, нет резкого запаха нефтепродуктов; с 70 см и глубже — многолетняя мерзлота.
К морфологическим особенностям горных скелет-но-щебнистых почв, отличающих их от суглинистых почв, относятся маломощный (до 10 см) генетический профиль, большое количество каменистых компонентов, отсутствие признаков оглеения и тиксотроп-ности. В зоне максимального загрязнения мощность битумной корки в этих почвах составляет 1 см.
Поверхностные горизонты (битумные корки и нижележащие горизонты) почв с разным гранулометрическим составом при загрязнении трансформаторным маслом практически не отличаются по содержанию битумоидов; различия выявлены только в их составе. В суглинистых нещебнистых (БЛ-1, БЛ-2) и суглинистых слабощебнистых (БЛ-27—БЛ-30) почвах на участке "Бывшая база" содержится 180 000100 000 мг/кг поллютантов в поверхностных горизонтах; тип битумоидов — смолистый. В поверхностных горизонтах горных скелетно-щебнистых почв на участ-
ке "Гора Малакатын" (БЛ-18—БЛ-20) концентрация гексановых битумоидов практически не отличается (200 000—75 000 мг/кг) от таковой в нещебнистых аналогах, а тип битумоидов утяжеляется и становится смолисто-асфальтеновым. Утяжеление битумоидов в скелетно-щебнистых почвах по сравнению с суглинистыми аналогами могло быть вызвано провальным выносом углеводородов и относительным накоплением в верхней части почв более тяжелых компонентов битумоидов, в том числе продуктов окисления углеводородов [5, 16, 18].
Поверхностные горизонты почв с разным гранулометрическим составом при загрязнении дизельным топливом отличаются по количеству и составу гекса-новых битумоидов. Поверхностные горизонты ске-летно-щебнистых почв, загрязненные дизельным топливом (ТП-УГ, ТП-УГГ), содержат 50—150 мг/кг гексановых битумоидов преимущественно легкого типа. Такие же горизонты суглинистых нещебнистых почв (ТП-ГУ, ТП-У) характеризуются повышенной (20—500 мг/кг) концентрацией органических поллю-тантов и в большинстве почвенных образцов — маслянистым типом битумоида.
Меньшая концентрация битумоидов при загрязнении дизельным топливом в скелетно-щебнистых почвах относительно суглинистых аналогов может быть следствием более интенсивного выноса углеводородов с нисходящими и боковыми потоками.
В целом в горных скелетно-щебнистых почвах происходит более заметное самоочищение от углеводородов по сравнению с нещебнистыми аналогами за счет более интенсивного выноса углеводородов дизельного топлива и легких компонентов трансформаторного масла с нисходящими потоками. Большая часть углеводородов дизельного топлива, обладая повышенной миграционной способностью, выносится за пределы профиля горных скелетно-щебнистых почв. В случае загрязнения этих почв трансформаторным маслом происходит их обеднение легкими компонентами, а тяжелые компоненты, которых в трансформаторном масле значительно больше, чем в дизельном топливе, окисляются и остаточно накапливаются в почве из-за пониженной миграционной способности продуктов окисления.
Выводы:
— исследования показали, что почвы на трех изученных ключевых участках о-ва Большой Ляховский характеризуются разной степенью загрязнения, что
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ананьева Г.В., Дроздов Д.С., Инстанес А., Чувилин Е.М. Нефтяное загрязнение слоя сезонного оттаивания и верхних горизонтов многолетнемерзлых пород на опытной площадке "Мыс Болванский" в устье р. Печора // Криосфера Земли. 2003. Т. 7, № 1. С. 49-59.
2. Геннадиев А.Н. Нефть и окружающая среда // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2009. № 6. С. 30-39.
3. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И. Карты устойчивости почв к загрязнению нефтепродуктами и полициклическими
связано как с источником и характером поллютантов, так и с природными факторами (гранулометрический состав, процессы промерзания-оттаивания, геохимические барьеры и др.);
— изученные почвы отличаются по особенностям радиального распределения гексановых битумоидов и степени его контрастности. Битуминозные оглеева-ющиеся почвы на участке "Бывшая база" и горные скелетно-щебнистые почвы на участке "Гора Мала-катын" характеризуются поверхностно-аккумулятивным типом радиального распределения органических поллютантов; на участке "Поселок геологов" установлен преимущественно грунтово-аккумулятивный тип их распределения. Углеводороды по почвенному профилю просачиваются фронтально, причем наиболее интенсивно по криогенным трещинам;
— в латеральном направлении миграция и аккумуляция органических поллютантов определяются наличием барьеров—экранов и барьеров—концентраторов. На участке "Бывшая база" прослежен вынос гексановых битумоидов на протяжении около 2 км. Латеральная миграция происходит по поверхности многолетнемерзлого слоя (преимущественно мигрируют более легкие компоненты битумоидов) и в результате солифлюкции. При этом выявлены зоны с повышенной концентрацией поллютантов, приуроченные к местам выполаживания рельефа. На участке "Поселок геологов" латеральный вынос битумоидов происходит в большей степени в виде внутрипочвен-ного потока по кровле многолетней мерзлоты;
— влияние щебнистости почв, как при загрязнении дизельным топливом, так и трансформаторным маслом, проявляется в усилении самоочищения почв из-за выноса более легких компонентов гексановых битумоидов в условиях провальной фильтрации растворов и взвесей. Утяжеление битумоида в скелетно-щебнистых почвах по сравнению с суглинистыми при загрязнении трансформаторным маслом вызвано тем, что более тяжелые компоненты характеризуются пониженной миграционной способностью и повышенной сорбируемостью. Кроме того, они содержатся в трансформаторном масле в существенно большем количестве, чем в дизельном топливе.
Авторы выражают признательность академику РАН Н.С. Касимову за содействие в участии в полевых работах. Авторы благодарны Н.И. Хлыниной за консультации при проведении аналитических исследований.
ароматическими углеводородами: метод и опыт составления // Почвоведение. 2007. № 1. С. 80—92.
4. Геннадиев А.Н., Солнцева Н.П., Герасимова М.И. О принципах группировки и номенклатуры техногенно-изменен-ных почв // Почвоведение. 1992. № 2. С. 49—60.
5. Гильдеева И.М. Влияние сезонных процессов промерзания—оттаивания грунта на эволюцию нефтяных загрязнений в Арктических районах / Под ред. В.К. Шиманского. СПб.: Недра, 2003. 122 с.
6. Глазовская М.А. Геохимические барьеры в почвах: типология, функциональные особенности и экологическое значение // Геохимия ландшафтов и география почв. 100 лет со дня рождения М.А. Глазовской. М.: АПР, 2012. С. 26-44.
7. Глязнецова Ю.С., Зуева И.Н., Чалая О.Н. и др. Влияние нефтедеструкторов на деградацию нефтезагрязнения почв в субарктических условиях при аварийном разливе дизельного топлива "Арктика" // Наука и образование. 2011. № 1. С. 66-71.
8. Ершов Э.Д., Чувилин Е.М., Смирнова О.Г., Налетова Н.С. Экспериментальные исследования взаимодействия нефти с криогенными породами // Мат-лы Первой конф. геокриологов России. Москва, 3-5 июня, 1996. М., 1996. С. 153-159.
9. Зуева И.Н., Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н. и др. Оценка уровня нефтезагрязнения почвогрунтов на территории Та-лаканского нефтепромысла // Наука и образование. 2007. № 2. С. 68-72.
10. Качинский В.Л. Поведение битуминозных веществ в почвах южнотундровых и среднетаежных ландшафтов: барьеры-экраны и барьеры-концентраторы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2013. № 1. С. 68-75.
11. Легостаева Я.Б., Боескоров В.С. Показатели состояния мерзлотных почв при вторичном загрязнении нефтепродуктами // Наука и образование. 2009. № 2. С. 16-21.
12. Лифшиц С.Х., Кершенгольц Б.М., Чалая О.Н. и др. Изучение способности модельной системы мерзлотная почва Якутии — растения к восстановлению при загрязнении нефтью // Химия в интересах устойчивого развития. 2008. № 16. С. 537-545.
13. Лифшиц С.Х., Чалая О.Н., Зуева И.Н. и др. Способность мерзлотных почв Якутии к самовосстановлению при загрязнении их нефтью // Наука и образование. 2006. № 4. С. 69-74.
14. Методическое руководство по люминесцентно-битумологическим и спектральным методам исследования органического вещества пород и нефтей / Под ред. Т.А. Бот-невой, А.А. Ильина, Я.И. Терской и др. М.: Недра, 1979. 204 с.
15. Оборин А.А., Хмурчик В. Т., Иларионов С.А. и др. Неф-тезагрязненные биогеоценозы. Пермь: УроРАН, Пермский гос. ун-т, 2008. 511 с.
16. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 208 с.
17. Русанова Г.В. Деградация криогенных почв в районах нефтегазоразведочных работ // Почвоведение. 2000. № 2. С. 252-261.
18. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов, М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 376 с.
19. Солнцева Н.П. Принципы и методы экспериментального моделирования миграции и закрепления нефти и нефтепродуктов в почвах // Геохимия ландшафтов и география почв / Под ред. Н.С. Касимова, М.И. Герасимовой. Смоленск: Ойкумена, 2002. С. 65-90.
20. Солнцева Н.П., Гусева О.А., Горячкин С.В. Моделирование процессов миграции нефти и нефтепродуктов в почвах тундры // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1996. № 2. С. 10-17.
21. Чувилин Е.М., Микляева Е.С. Полевой эксперимент по оценке нефтяного загрязнения верхних горизонтов мно-голетнемерзлых пород // Криосфера Земли. 2005. Т. 9, № 2. С. 60-66.
22. Kershaw G.P. Movement of crude oil in an experimental spill on the seeds simulated pipeline right-of-way, Fort Norman, N.W.T. // Arctic. 1990. Vol. 43, N 2. P. 176-183.
23. Margesin R., Schinner F. Biodegradation and bioreme-diation of hydrocarbons in extreme environments // Microbiol. Biotechnol. 2001. Vol. 56. P. 650-663.
24. Sparrow S.D., Sparrow E.B. Microbial biomass and activity in a subarctic soil ten years after crude oil spills // J. Environ. Qual. 1988. Vol. 17, N 2. P. 304-309.
25. Sparrow E.B., Sparrow S.D. An oil spill study — 10 years later // J. Environ. Qual. 1989. Vol. 21, N 1. P. 5-8.
Поступила в редакцию 28.01.2013
V.I. Kachinsky, A.N. Gennadiev
TECHNOGENIC HYDROCARBONS IN ARCTIC TUNDRA SOILS OF THE BOLSHOI LYAKHOVSKY ISLAND (THE NOVOSIBIRSKIYE ISLANDS)
Natural factors influencing the behavior of bituminous substances in soils of the Bolshoi Lya-khovsky Island (the Novosibirskiye Islands), such as terrain morphology, freezing/thawing of grounds, geochemical barriers, etc, are discussed, as well as technogenic ones, i.e. type of oil products and pollution levels. The soils of marine coasts are characterized by predominately ground-accumulative type of the radial distribution of hexane bitumoids and those of watersheds and adjacent surfaces — by surface-accumulative one. Rubbly soils polluted with insulating oil accumulate "heavier" hexane bitumoids. If polluted with diesel fuel loamy soils have more organic pollutants as compared with rubbly analogues. Soil catenas on the slopes under study are characterized by weak lateral migration of hydrocarbons because of their intensive sorption on fine disperse fraction of clay substrate and combination of soil creep and radial fractioning.
Key words: the Novosibirskiye Islands, the Bolshoi Lyakhovsky Island, hydrocarbon pollution of soils, bituminous substances, radial and lateral migration, geochemical barriers.
