Другие файлы / Глазовская_2012

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Оценка кислотно-основной буферности почв позволяет определить наименее устойчивые к внешнему химическому воздействию (подкислению/подщелачиванию) природно-территориальные комплексы с целью принятия необходимых мер по их сохранению.

Литература

1.Глазовская, М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям / М.А. Глазовская // Почвоведение, 1999 №1. – С. 114–124.

2.Мирошниченко, Н.Н. Показатели буферности и устойчивости в оценке барьерной функции почв / Н.Н. Мирошниченко, Я.В. Пащенко, А.И. Фатеев // Почвоведение, 2003, №7, С. 808–817.

3.Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник / Д.С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова [и др.]. – М.: Агропромиздат, 1991, 303 с.

4.Национальный атлас Беларуси. – Мн., 2002, 292 с.

5.Ересько, М.А. Оценка кислотно-основной буферности почв в целях рационального природопользования / М.А. Ересько // Природные ресурсы. – 2006, №4, С. 68–76.

6.Богданова, М.Д. Сравнительная характеристика буферности почв России по отношению к кислотным воздействиям / М.Д. Богданова // Почвоведение. – 1994, №5, С. 93–101.

УДК 631.4

ДИНАМИКА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В АГРОЧЕРНОЗЕМАХ НА МОНИТОРИНГОВЫХ УЧАСТКАХ ТУВЫ

В.Н. Жуланова

Тувинский государственный университет, Кызыл, e-mail: zhvf@mail.ru

Соединения как естественного, так и техногенного происхождения, к которым относятся тяжелые металлы и многие микроэлементы, загрязняют почву. В санитарно-гигиеническом нормировании содержание микроэлементов в почвах оценивают количественными показателями, такими, как предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимые количества (ОДК). Для экологической оценки применяются чаще всего фоновые концентрации или кларки соответствующих элементов, характерные для определенных территорий [1].

РеспубликаТуваотноситсякрегионамсотносительноневысокимтехногеннымзагрязнениемприродной среды, так как в регионе практически нет промышленного производства с сопутствующими вредными выбросами и отходами. Но в последние годы в Туве возрос поток автотранспорта, который обусловливает и усиление выбросов отработанных газов в атмосферу, а также загрязнения и почвенного покрова. Контроль за загрязнением и изменением тяжелых металлов в почве, валовых форм по профилю и подвижных форм в слое 0-20 см входит в агроэкологический мониторинг.

Цельработызаключаетсявобобщенииполученныхматериаловпоконцентрацииподвижныхиваловых соединений микроэлементов в агрочерноземных текстурно-карбонатных почвах на реперных участках в Турано-Уюкской и Улуг-Хемской котловинах.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований служили агрочерноземы текстурнокарбонатные, характеризующие почвенный покров реперных участков (РУ) 03 и 06, которые заложены в Турано-Уюкской и Улуг-Хемской котловинах Тувы. Локальные участки были заложены специалистами ФГУ ГСАгрохимическойслужбы«Тувинская»всоответствиис«Государственнойпрограммоймониторингаземель РФ», утвержденной постановлением Правительства РФ №100 от 05.02.1993 г. На каждом РУ были вскрыты почвенные разрезы, из которых отобраны в 1994, 1998, 2003 и 2008 гг образцы методом колонки через каждые 20 см до глубины 100 см. Ежегодно с 1993 по 2009 годы проведен отбор почвенных проб из верхнего 0-20 см слоя.ВотобранныхобразцахопределеныподвижныеформымикроэлементовпоКрупскомуиАлександровой (ГОСТ 50685-94), молибдена – по Григу, валовые соединения – атомно-абсорбционным методом Крупского и Александровой, мышьяка – фотометрическим методом.

Результатыиихобсуждение.ПлощадьчерноземоввТуверавняется134,3тыс.га,изних30% находится в Турано-Уюкской и юго-восточной части Улуг-Хемской котловинах[2]. Ни в одной из них они не образуют сплошного покрова. Черноземы текстурно-карбонатные являются лучшими пахотными угодьями в регионе.

По подвижным формам тяжелых металлов почвы реперных участков относятся к 1 группе экологотоксикологической оценки, т.е. характеризуются концентрацией элементов ниже ПДК (ОДК). Среднее содержание меди в агрочерноземе на РУ-03 составляет 0,25 мг/кг, а на РУ-06 – 0,14 мг/кг, цинка – 0,76 и 3,62, свинца – 2,41 и 2,62, кадмия – 0,044 и 0,174, кобальта – 0,15 и 0,13, марганца – 18,0 и 27,6, никеля – 0,31 и 1,64, хрома – 0,54 и 1,09, ртути – 0,025 и 0,089, мышьяка – 0,22 и 0,49, молибдена – 0,11 и 0,12 мг/кг в слое 0-20 см, соответственно. По данным статистической обработки, коэффициент вариации микроэлементов на РУ-03 колеблется от незначительного (медь, цинк и кобальт) до среднего (хром и ртуть). Варьирование остальных элементов небольшое. Варьирование микроэлементов на РУ-06 изменяется от небольшого (цинк и молибден) до среднего (свинец, марганец и никель), от высокого (кобальт, ртуть, кадмии и хром) до очень высокого (мышьяк) уровня. Пестрота содержания микроэлементов в почвах обусловлена специфическими условиями почвообразования, особенностями минералогического состава почвообразующих пород и неоднородностью почвенного покрова региона. В последние годы влияние антропогенной деятельности человека на накопление тяжелых металлов в почвах региона усиливается. Тяжелые металлы поступают при работе тепловой

120

Доклады Всероссийской научной конференции

электростанции, транспорта, сжигания угля, с внесением пестицидов и минеральных удобрений, в частности с суперфосфатом, в котором содержатся значительные количества хрома, кадмия, кобальта, меди, никеля, ванадия, цинка и др.

Для оценки техногенного загрязнения подвижными формами микроэлементов пахотных угодий рассчитан коэффициент техногенного накопления (КТН) (таблица). Под коэффициентом техногенного накопления понимаем отношение содержание микроэлемента в слое 0-20 см в 2009 году к его содержанию в этом же слое в 1997 году.

Таблица

Коэффициент техногенного накопления (КТН) подвижных форм микроэлементов в агрочерноземах текстурно-карбонатных

Судя по полученным коэффициентам, отмечается накопление в 2,4-3,2 раза водорастворимого марганца, хрома, мышьяка, ртути и никеля в слое 0-20 см почвы на РУ-06, в 2 раза - свинца и никеля на РУ03. Это может быть связано с тем, что локальный участок 06 располагается вблизи комбината «Тывакобальт», выбросы которого могли способствовать накоплению микроэлементов. А РУ-03 находится вблизи автострады М-54,гдеидетпрогрессивноенарастаниечислаавтомобилей,которыекакдвижущиесяисточникизагрязнения охватывают территорию, прилегающую к автодороге (100-200 м). Возможно, ощутимый вклад в загрязнение данной территории оказало и находящееся здесь с 1970 г. хранилище сельскохозяйственной техники. И хотя наблюдается постепенное накопление в пахотном слое микроэлементов, но величина содержания их значительно ниже существующих ПДК/ОДК.

Валовоеколичествотяжелыхметалловпоказываетобщуюзагрязненностьпочвы,нонеотражаетстепени доступности элементов для растений. На рисунке показано содержание валовых форм микроэлементов в агрочерноземереперныхучастковагроэкологическогомониторинга.Средниепоказателифоновыхконцентраций микроэлементов в тувинских агрочерноземах текстурно-карбонатных легкосуглинистого гранулометрического состава находятся в пределах второй группы эколого-токсикологической оценки по содержанию валовых форм тяжелых металлов [3], что не представляет опасности для здоровья человека и животных. Превышение содержания ПДК валовыми соединениями тяжелых металлов в пахотных почвах не отмечено.

Рис. 1. Содержание валовых форм микроэлементов в почвах локального мониторинга

121

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Такимобразом,содержаниеподвижныхиваловыхформтяжелыхметалловвагрочерноземахтекстурнокарбонатных Центрально-Тувинской депрессии (Улуг-Хемская и Турано-Уюкская котловины) находятся ниже ПДК (ОДК) и не представляют опасности окружающей природе. В рамках агроэкологического мониторинга получены современные материалы о содержании микроэлементов в агрочерноземах, которые являются фактографической базой и могут быть использованы для оценки плодородия земледельческой территории региона.

Литература

1.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение // Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1991. – 151 с.

2.Соловьева В.М., Хуурак В.В. Агрохимическая характеристика почв Республики по итогам VI тура // Научное обеспечение АПК аридных территорий Центрально-Азиатского региона. – Мат. междунар. конфер. 10-12 апреля 2007 года. – Новосибирск, 2008. – С. 277-282.

3.Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения // Под редакцией Державина Л.М., Булгакова Д.С. – М., 2003. – 195 с.

УДК 550.4.02 : 911.9

СПОСОБЫ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ СОЛИГОРСКОГО ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА

П.В. Жумарь (1), А.В. Таранчук (2)

(1) БГУ, Минск, e-mail: pawlos@tut.by; (2) МГПУ им. М. Танка, e-mail: taranchuk_av@mail.ru.

Ландшафты, сформированные в результате горнопромышленного техногенеза, не имеют себе равных по объему перемещаемых геомасс, количеству, мощности и активности геохимических потоков. Поэтому по мереихраспространениябудетвозрастатьиактуальностьпроблемыгеохимическойоптимизациитехногеннонарушенных пространств. Сложность этой проблемы показательна для Солигорского горнопромышленного района (ГПР) Республики Беларусь.

Внастоящеевремяразработанытеоретическиеосновыиконкретныетехнологиивобластигеохимической оптимизации техногенных ландшафтов [1-3]. На основании их анализа и наших исследований установлено, что для ее проведения необходимо выполнить мероприятия, направленные на: 1) утилизацию галитовых отходов, глинисто-солевых шламов и избыточных рассолов; 2) рекультивацию мест их складирования; 3) оптимизацию засоленных земель с целью возрождения на них полноценного землепользования. Их схема приведена на рисунке 1.

Реализация первого направления возможна при условии ведения селективной добычи сильвинита, позволяетсократитьколичествогалитовыхотходовдообъемов,практическиполностьюутилизируемых.Рост объемов их утилизации ожидается также с вводом в строй содового производства. Проблема использования избыточных рассолов может найти решение с использованием опыта стран ЕС. В частности, во Франции практикуетсясбросрассоловврекупослепредварительногоразбавлениядоминерализации200мг/л.Система сброса автоматически отключается при ее превышении [4].

Утилизация глинисто-солевых шламов имеет следующие направления: сельскохозяйственное использование и производство технологического сырья и стройматериалов. Для сельского хозяйства они ценны значительными количествами микроэлементов: B – от 10–3 до 1,3 · 10–2; Mn – от 10–3 до 8,0 · 10–2; Zn – от 10–3 до 1,2 · 10–2; Cu – от 0,8 · 10–4 до 55 · 104 . Это дает возможность получить из глинисто-солевых шламов гранулированные органоминеральные удобрения на основе торфа. А.В. Тишкович и др. [5], Е.И. Галай [6] провели сельскохозяйственные опыты по оценке эффективности нового вида удобрений, обосновали приемы

испособы их внесения. При этом был отмечен существенный прирост урожайности по анализируемым культурам. Удобрения на основе глинисто-солевых шламов показали большую эффективность по всем культурам, чем эквивалент стандартных туков. Остальные направления утилизации шламов хорошо были рассмотрены в работе [1] и здесь не анализируются

Проблема оптимизации тесно связана с рекультивацией мест складирования отходов.

Объектамирекультивацииявляютсясолеотвалы,накоторыхпрекращенаотсыпкагалита,иотработанные картышламохранилищ.Цельюданногомероприятияявляетсяпрекращениепроцессовденудациисолеотвалов

ифильтрации рассолов через дамбы и изоляционные покрытия в почвы, нижележащие грунтовые толщи. Поскольку основными факторами денудации солеотвалов является деятельность ветра и атмосферных

осадков, то рекультивационные мероприятия должны быть направлены на изоляцию от них складированных масс. Оптимальным для изоляции является водонепроницаемый полимерный состав, который наносится на поверхность солеотвала в виде пленки. Для изоляции геологических формаций и почв от боковой фильтрации необходимо бурить кольцевую систему скважин по периферии ореола засоления, которые затем следует соединить системой трещин, образуемых в результате направленных взрывов. Полученные полости заполняются водонепроницаемым полимерным составом, который там затвердевает [7].

Рекультивация отработанных карт шламохранилищ осуществляется в 2 этапа: горнотехнический и биологический. Горнотехнический этап предусматривает: удаление рассолов с поверхности шламовых грунтов, нанесения на них противофильтрационного экранирующего покрытия и почвенно-грунтового слоя. На биологическом этапе необходимо высевать многолетние кормовые травы согласно принятым нормам агротехники с внесением повышенных доз торфа и NPK. При использовании калийных туков желательно

122

Доклады Всероссийской научной конференции

избегать внесения хлоридных форм. Для лучшей сохранности защитного экрана наиболее оптимальным является использование рекультивированных земель в качестве сенокосных угодий с использованием бобово-

злаковых многолетников (Bromus mollis, B. arvensis, Festuca rubra, F. pratensis, Agrostis gigantea, Dactylis glomerata, Phleum pratense, Melilotus albus, M. officinalis и др.).

Геохимическая оптимизация земель направлена на восстановление плодородия почв. Восстановить их исходные продукционные свойства возможно только путем направленного искусственного внешнего воздействия с помощью следующих способов: снижения ассимиляции Cl2– растениями за счет регулирования агрохимическогорежимавзависимостиоттипапочв;оптимизациипочвспомощьюземлеванияиторфования; стимулирования рассоления и дехлоридизации земель с помощью галофитов.

Снижение ассимиляции Cl2– растениями приводит к уменьшению его поступления в традиционные сельскохозяйственные культуры. Лабораторные опыты по изучению токсического действия хлора на сельскохозяйственные культуры при внесении хлорсодержащих калийных удобрений и способов его снижения показали, что присутствие NaCl привело к существенному снижению урожайности и бобов. При усиленном азотно-фосфорном питании (3N400P300K600) разница между контролем и хлоридным вариантом для этих культур уменьшилась и составила соответственно 2,9 и 26,0% [4, с. 43–45]. Сокращение разницы между обоими вариантами обусловлено антагонизмом азота и хлора. В случае 3P300K600 урожай кукурузы снизился на 2,7%, а бобов – на 22,3%. По сравнению с нормальной дозой PK трехкратное ее увеличение дало прибавку урожая кукурузы на 3,7% и бобов – на 10,2%.

Н.П. Иванов и Я.К. Куликов [4], исследуя проблему оптимизации засоленных земель с точки зрения физиологических основ ассимиляции хлора и калия сельскохозяйственными культурами, установили, что поглощение хлора растениями увеличивается по мере сдвига рН в сильнокислую либо щелочную зону. В ходе этого опыта построен гомологический ряд элементов, влияющих на увеличение поглощения хлора: Ca > Mg

> K > Na > NH4.

Рис. 1. Схема ренатурализации техногенных ландшафтов Солигорского ГПР

А.Г. Медведевым предложен способ оптимизации сельскохозяйственных земель путем землевания и торфования, который прошел экспериментальную проверку [2; 8]. Суть ее заключается во внесении определенных доз минерального грунта в торфяные почвы и органогенного – в минеральные.

Внесение торфа в смеси с навозом и микроудобрениями является одноразовым агротехническим мероприятием и полученный позитивный эффект сохраняется в течение многих лет, что позволяет рекомендоватьданныйметоддляоптимизациизасоленныхпочвврайонекалийныхкомбинатов.Этовпервую очередь относятся к дерново-подзолистым почвам, поскольку они больше всего страдают от засоления и господствуют на территории ГПР (72% от общей площади засоленных земель).

123

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

На площадях с засолением более 300 мг/100 г почвы следует вносить наибольшее количество органоминеральной смеси (более 400 т/га); при засолении от 100 до 300 мг/100 г почвы – от 300–400 т/га, а на остальных землях, попадающих в ореол меньшего засоления, –100–200 т/га.

Для рассоления и дехлоридизации земель была проведена оптимизация спектра высеваемых культур в зависимости от концентрации легкорастворимых солей в почве. Эти данные выражены через электрическую проводимость почвенного раствора. Значения этой величины варьировали от 1,0 до 30,3 мСм/см.

Подбор культур осуществлялся по методике Э. Бреслера, Б.Л. Макнила, Д.Л. Картера, согласно которой каждаякультуратеряетопределенныйпроцентпродуктивностинакаждыйединичныйприростэлектрической проводимости.

По этому показателю выделяются чувствительные, слабоустойчивые, среднеустойчивые и устойчивые к засолению культуры. У чувствительных культур потеря продуктивности происходит при 2 мСм/см (Phaseolus vulgaris, Ilex cornuta, Rubus idaeus, Feijoa sellowiana, Fragaria и др). Слабоустойчивые теряют продуктивность при 3–4 мСм/см (Eragroslis spp., Cumcumis sativus, Brassica oleracea, Pisum sativum, Spinacia oleracea, Cucurbita maxima, Lotus uliginosus, Vicia sativa и др). У среднеустойчивых отмечается снижение продуктивности при 5–6 мСм/см (Beta vulgaris, Festuca elatior, Dactylis glomerata, Agropyron desertorum и др.). Устойчивыекультурысохраняютпродуктивностьдоуровня7–8мСм/см(Brassica camprestis, Hordeum vulgare, Beta vulgaris, Agropyron cristatum, Agropyron elongatum и др.).

Эти данные полезны при выборе культур в определенном диапазоне засоления с максимальным экономическим эффектом, для прогнозирования потерь урожая при определенном уровне содержания солей. ДляоптимизациитехногенныхландшафтовСолигорскогоГПРэффективнывсевышеизложенныеспособы.Их можно использовать в сочетании или отдельно в зависимости от оптимизируемого элементарного ландшафта.

Литература

1.Месторождения калийных солей Беларуси: геология и рациональное природопользование / Э.А. Высоцкий [и др.] Минск: Белорус. гос. ун-т, 2003, 264 с.

2.Жумарь П.В. Антропогенная трансформация торфяных почв Беларуси под влиянием оптимизации / П.В. Жумарь, Н.К. Чертко // Природопользование в условиях дифференцированного антропогенного антропогенного воздействия: сб. ст. / редкол.:A.T. Янковски, И.И. Пирожник (отв. ред.) [и др.] / Белорус. гос. ун-т; Силезский ун-т. Минск – Сосновец, 2000. С. 67–74.

3.Иванов Н.П. Экологические проблемы применения калийных удобрений / Н.П. Иванов, Я.К. Куликов. Минск: Университетское, 1994. 229 с.

4.Streckdenfinder, M. Franzousisch Kalisalzbergbau und Umweltprobleme – Lösungsansätze zu ihrer Bewaltigung / M. Streckdenfinder // – Neue Bergbautechnologie, 1992, №12, S. 456–460.

5.Способ приготовления и эффективность комплексных гранулированных удобрений на основе торфа с использованием глинисто-солевых шламов / Тишкович А.В. // Калийная промышленность СССР и окружающая среда: сб. / редкол.: В.С. Комаров (отв. ред.) [и др.]. Минск: Наука и техника, 1989. С. 118–123.

6.Галай Е.И. Рациональное использование природных и техногенных минерализованных вод в агропромышленных ландшафтах Беларуси: дисс. … канд. геогр. наук: 11.00.11 / Е.И. Галай. Минск, 1996. 172 с.

7.Method of isolating contaminated geological formations, soil and aquifer; пат. 5030086 США: МКИ4 E02 D3/12 / R.V. Huff, S.G.Axen, D.R. Boughman; ISL Ventures, inc. – N 07/000200; заявл. 05.01.87; опубл. 09.07.91 // USPTO Patent Fulltext and Image Database [Electronic resource]. 2006. Mode of access: http:// www.patft.uspto.gov. Date of access: 17.10.06.

8.Чертко Н.К. Трансформация агрохимических свойств торфяных почв Беларуси под воздействием землевания / Н.К. Чертко, П.В. Жумарь, Я.К. Куликов // Природные ресурсы. 2001. №1. С. 19–29.

УДК 631.4

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В ПОЧВАХ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ РАЙОНОВ УГЛЕДОБЫЧИ

М.П. Завадская, А.С. Цибарт

МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, e-mail: maria_zavadskaya@mail.ru, atsibart@mail.ru

Угледобывающаяпромышленностьоказываетзначительноевоздействиенаокружающуюсреду.Всвязи с размещением отвалов пустых пород происходит нарушение значительных площадей, на которых изменяется почвенныйпокровипроисходитсущественнаяперестройкагеохимическихусловий.Вчастности,врезультате появления глубинных пород на поверхности земли изменяется микроэлементный фон территорий. Кроме того, возгорание отвалов приводит к эмиссии поллютантов, в том числе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в окружающую среду. Вместе с тем, аккумуляция этих соединений в техногенных ландшафтах изучена пока недостаточно.

Целью настоящей работы стало изучение свойств почв отвалов и прилегающих территорий, определение микроэлементного состава почв и субстратов отвалов угольных месторождений, а также выявление особенностей миграции и аккумуляции приоритетных органических загрязнителей. Полевые исследования проводились в 2009-2010 гг. в пределах Кузнецкого и Карагандинского каменноугольных бассейнов. В Карагандинском угольном бассейне исследования проводились в степной зоне на территории

124

Доклады Всероссийской научной конференции

шахты«Саранская»,вКузнецкомугольномбассейне–влесостепнойзоненатерриториишахты«Байдаевская» и разреза «Байдаевский», в горно-таежной зоне – на территории разреза «Осинниковский».

Изучались субстраты рекультивированных и не рекультивированных породных отвалов и субстраты делювиальных наносов, образующихся вокруг отвалов (литостраты, органолитостраты). Кроме того, исследованы почвы этих участков, представленные петрозёмами, пелозёмами, гумусовыми петрозёмами, гумусовыми пелозёмами, а также фоновые тёмно-каштановые, чернозёмные, дерново-подзолистые почвы.

Вотобранных образцах валовое содержание микроэлементов (Sr, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Pb) определялось рентгено-флуоресцентным методом на приборе «Спектроскан-МАКС GV» (124 образца). Определение содержания ПАУ проводилось методом спектроскопии Шпольского на спектрофлуориметре «Fluorolog-3-22 Jobin Ivon» (62 образца). Количественно опеделялись 12 соединений: флуорен, нафталин, фенантрен, хризен, пирен, антрацен, тетрафен, бенз(а)пирен, бенз(ghi)перилен, ретен, бенз(е)пирен, коронен. Во всех образцах потенциометрическим методом определены значения рН.

Проведенные исследования показали, что микроэлементый состав пород, слагающих отвалы, и формирующихсянанихпочввКарагандинскомиКузнецкомугольныхбассейнахдовольноблизки,чтосвязано сосхожимлитологическимиминералогическимсоставомугольныхформаций.Крометого,микроэлементные составы фоновых почв на рассматриваемых месторождениях также оказались близкими.

Впочвах и горных породах на изученных угольных месторождениях установлено повышенное содержание мышьяка и свинца, относящихся ко второму классу опасности. Их количество в несколько раз превышает кларковые содержания (As в 4-22 раз, Pb 2-12 раз). Содержания других определяемых элементов, в основном,характеризуютсязначениями,близкимиккларковым.Породы,поступающиеизгорныхвыработокв отвалы,характеризуютсящелочнойреакцией.Врезультатегоренияотваловможетувеличиватьсякислотность среды, в связи с чем повышается подвижность свинца и мышьяка, и наблюдается их вынос в подчиненные позиции. При горении отвалов происходит удаление мышьяка в виде газообразных соединений [1]. Тренд увеличения содержания мышьяка при сжигании угля в прилегающих к отвалам почвах показан в работе [2]. При этом в самих породах отвалов при их возгорании возможно снижение содержания мышьяка и свинца [3].

Впородахотвалов,неподверженныхгорению,измененийщелочно-кислотныхусловийненаблюдается.

Внаносах и почвах на этих объектах фиксируются более низкие содержания микроэлементов, чем в породах отвала.

Вцелом, несмотря на большее количество атмосферных осадков в лесостепной зоне, по сравнению со степной зоной, более активный вынос микроэлементов из пород и почв отвалов и поступление их в субстраты делювиально-пролювиальных шлейфов отмечен в степной зоне в случае отвала с прогоревшими породами.

Крометого,врайонахугледобычивозгораниеотваловслужитисточникоморганическихзагрязнителей,в томчислеПАУ.ВфоновыхчерноземахизученногоучасткасуммаПАУсоставляет10-20нг/г,чтосоответствует уровням их содержания в других фоновых регионах России [4]. Преобладающими соединениями в этих почвах являются нафталины, хризен, пирен, флуорен. Содержание ПАУ в исходном угле довольно низкое (сумма до 10 нг/г), большую часть составляют нафталины и флуорен, что характерно для каменноугольных формаций [5].

Впочвахнаотвалешахты«Байдаевская»вблизиочаговвозгораниявыявленысущественныеконцентрации ПАУ(сумма100-500нг/г),средикоторыхвосновномприсутствуютнаиболеелегкиедвухъядерныесоединения. ИнтенсивноеобразованиебольшогоколичестваПАУсвязаноснагреваниемтолщипород,содержащихобломки угля. В верхних горизонтах содержания ПАУ ниже, чем в нижних, что указывает на образование ПАУ в самом отвале. На некотором удалении от очагов возгорания в почвах на отвале отмечается снижение содержания ПАУ (10-250 нг/г), при этом максимумы содержания отмечаются в поверхностных горизонтах, то есть их поступление связано с атмосферными выпадениями. В почвах, формирующихся на субстрате делювиальнопролювиального шлейфа, и погребенных под ним почвах отмечаются довольно высокие содержания ПАУ (100-600 нг/г), причем в пределах профиля ПАУ распределены неравномерно. Это связано с неоднородностью пород,слагающихнанос,свключениемуглистогоматериалавгоризонтыпогребенныхпочвисформированием натечных углисто-гумусовых новообразований в профиле погребенных почв.

Впородах отвала «Байдаевского» разреза в районе очага возгорания ПАУ распределены крайне неравномерно, их общее содержание варьирует от 10 до 2400 нг/г. ПАУ являются продуктами неполного сгорания, поэтому в образцах, содержащих минимальные количества ПАУ, могло произойти более полное сгорание углистых частиц. В горизонтах, прилегающих к участкам возгорания, напротив, наблюдается обогащение углеводородами, которые образуются при воздействии тепла на органическое вещество углей. В почвах отвалов преобладают легкие соединения: нафталины и ретен, местами флуорен, фенантрен.

Впочвах рекультивированных участков, удаленных от очагов возгорания на 1-2 км, отмечается сорбция ПАУ слаборазвитыми гумусовыми горизонтами, суммарное содержание достигает 120 нг/г, ниже по профилю почвы оно уменьшается до 20 нг/г. Образование слаборазвитых гумусовых горизонтов способствует сорбции ПАУ в почвах.

Всвязи с возгоранием отвалов происходит увеличение содержание ПАУ как в породах и почвах отвалов непосредственноврайонахочаговвозгорания,такивудаленныхотнихпочвах.ЗакреплениюПАУспособствует щелочная среда, а также обогащение почв и пород органическим веществом, что усиливает их сорбцию.

Таким образом, почвы изучаемых территорий, как природные, так и формирующиеся на субстратах отваловиделювиально-пролювиальныхшлейфов,характеризуютсяоднотипныммикроэлементнымсоставом, который определяется региональными особенностями пород и их приуроченностью к распространению угольных формаций. В них отмечаются повышенные содержания мышьяка и свинца, в несколько раз превышающие кларковые значения. Возгорание отвалов оказывает влияние на подвижность микроэлементов

125

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

и определяет их перераспределение в породах отвалов и шлейфов. Кроме того, в связи с горением отвалов происходит увеличение содержание ПАУ на участках возгорания и прилегающих к отвалам почвах. Преобладают2-3-ядерныесоединения,которыеможносчитатьиндикационнымидляпроцессовсгоранияугля.

Литература

1.Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн. Под ред. Э.К. Буренкова. – М.: Недра, 1994.

2.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.

– 439 с.

3.Алехин В.И., Мигуля П.С., Проскурня Ю.А. Минералого-петрографические и экологогеохимические особенности пород терриконов Донбасса (на примере Донецко-Макеевского промышленного района) // Сб. научн. тр. НГА Украины. – Днепропетровск, 1998, Т. 5, №3. – С. 3539.

4.Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 224 с.

5.Оглобина А.И., Пиковский Ю.И., Добрянский Л.А., Курило М.В. Распределение полициклических ароматических углеводородов в угленосных отложениях Донецкого бассейна // Геологический журнал, 1992, №1. – С.107-115.

УДК 631.41

ГУМУСООБРАЗОВАНИЕ В ПЕРВИЧНЫХ ПОЧВАХ: РОЛЬ ЛАККАЗ ЛИШАЙНИКОВ

А.Г. Заварзина (1), А.В. Лисов (2), А.А. Заварзин (3)

(1)Факультет почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: zavarzina@mail.ru;

(2)Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина, Москва, e-mail: alex-lisov@ rambler.ru; (3) Биолого-почвенный факультет СПбГУ, Санкт-Петербург, e-mail: az@bio.pu.ru

Гумус и органо-минеральные соединения являются характерными признаками почв, отличающими их от других минеральных (коры выветривания) или органических (угли) образований. Поэтому основными процессами при образовании почв можно считать накопление органического вещества, его гумификацию и органо-минеральные взаимодействия. Образование специфических соединений гумуса - гуминовых веществ (ГВ),атакжеоргано-минеральныхсоединенийприводитквыведениюСорг избиотическогоциклаврезервуары с длительным временем пребывания (n×103 лет), что имеет принципиальное значение для гео-биологических процессовнасуше.Всовременнойбиосферепочвыявляютсявосновномпродуктомжизнедеятельностивысших растений, корневая система которых преобразует минеральный субстрат, а лигнин-содержащая мортмасса служит источником гумуса. Лигнин и фенольные продукты его деструкции подвергаются окислительной трансформации под воздействием грибных фенолоксидаз (лакказ, тирозиназ, пероксидаз) или элементов с переменной валентностью (Fe, Mn). Спонтанная конденсация полифенолов и продуктов их окисления (хинонов, семихинонов, феноксирадикалов) с азотистыми и алифатическими соединениями, углеводами и др. приводит к образованию ГВ - гетерогенных и полидисперсных макромолекул, устойчивых к микробной деструкции. ГВ могут образовываться как за счет частичной трансформации растительных остатков, так и за счет конденсации водорастворимых предшественников. В первом случае гумификация представляет собой твердофазную ферментацию растительного опада или корневой массы грибами, а во втором случае имеет местогетерофазнаяконденсация-синтезмакромолекулна/уповерхностипочвенныхминералов,обладающих каталитической активностью [1]. Продуктами гетерофазной полимеризации являются высокомолекулярные органо-минеральные комплексы.

Несмотря на то, что высшие растения доминируют в большинстве наземных экосистем, в суровых климатических условиях, занимающих около 8% поверхности суши, преобладают альго-мико-бактериальные и лишайниковые сообщества. Эти сообщества считаются сукцессионными предшественниками высших растений,крометого,считается,чтоонигосподствоваливрастительномпокровесушивтечениеоколо1млрд. лет до появления высших растений в раннем девоне [2]. Непосредственное участие цианобактерий, зеленых водорослей, литофильных микроорганизмов, микроскопических грибов и лишайников в выветривании пород, образовании вторичных минералов и накоплении органического вещества в первичных почвах было установленоещевраннихработах[3].Считается,чтоальго-мико-бактериальнымсообществамилишайникам принадлежит ведущая роль в образовании первых примитивных почв на Земле [4]. Однако, процессы гумусообразования, сопутствующие колонизации минеральных субстратов литофильной микрофлорой, до сих пор остаются малоизученными. Во-первых, качественный состав соединений-предшественников ГВ в почвах под альго-мико-бактериальными сообществами отличается от такового в почвах под высшей растительностью. Низшие растения не содержат лигнина, а водоросли и цианобактерии практически не продуцируют фенольных соединений, поэтому для них характерно образование гумусоподобных полимеров - меланоидинов (продуктов конденсации аминокислот и сахаров под воздействием УФ излучения). Микроскопическиегрибыпродуцируютгумусоподобныеполимерымеланины,атакжефенольныесоединения, но не накапливают значительных количеств биомассы. Таким образом, “альго-мико-бактериальный” гумус отличенотгумусавысшихрастенийкакпосоставу,таки,скореевсего,поустойчивостикминерализации.Вовторых, соотношение процессов гумусообразования (твердофазная ферментация/гетерофазная конденсация) в первичных почвах сдвинуто, скорее всего, в сторону гетерофазной конденсации, поскольку в этом случае

126

Доклады Всероссийской научной конференции

не требуется ни значительных количеств биомассы, ни высокой биологической активности, а достаточно продукции растворимых предшественников и наличия каталитически активной твердой фазы. Продуктом являются почвы-пленки.

Средипионернойлитофильнойрастительностиособыйинтересваспектепервичногогумусообразования представляют лишайники. Многие виды накапливают значительные количества биомассы, причем недавно былоустановлено,чтобиомассаэпигейныхлишайниковсодержитзначительноеколичествоводорастворимых фенольных соединений, в том числе конъюгаты фенолкарбоновых кислот [5]. Также недавно установлено, что лишайники порядка пельтигеровых продуцируют лакказы – фенолоксидазы, которые в зависимости от условий среды катализируют процессы конденсации фенольных соединений или участвуют в частичной деструкции лигнина и гуминовых веществ [1]. Таким образом, за счет продукции фенольных соединений лишайниковымиассоциациями,впочвахподнимимогутобразовываться“настоящие”ГВ,азасчетпродукции лакказ лишайники могут играть и биохимическую роль в первичном гумусообразовании, которая до сих пор была неизвестна. Фенольные соединения и ферменты, вымывающиеся из талломов лишайников дождевыми осадками,могутучаствоватьвпроцессахгетерофазногосинтезаГВиихоргано-минеральныхсоединений,что имеет большое значение для первичной стабилизации Сорг в ранних почвах. Кроме того, лакказы лишайников могут участвовать и в трансформации новообразованных ГВ.

Целью работы было изучить возможность синтеза и деструкции гуминовых веществ лакказой Solorina crocea -почвостабилизирующеголишайникапорядкаПельтигеровых.Талломэтоголишайникапрочносвязан с минеральным субстратом, что предполагает быструю адсорбцию ферментов и метаболитов, вымываемых из таллома, на почвенных частицах, кроме того, этот лишайник является наиболее активным продуцентом лакказ среди изученных нами видов. Из этого лишайника была выделена олигомерная лакказа и очищена до более стабильного и обладающего большим редокс потенциалом мономерного фермента [6]. Лакказа была иммобилизована на каолините, покрытом аморфной гидроокисью алюминия, изучены ее физикохимические свойства. Иммобилизованный фермент обладал большей термостабильностью и устойчивостью при хранении, чем свободный. К минерал-ферментному комплексу был добавлен раствор предшественников ГВ (фенолкарбоновые кислоты и аминокислоты) и далее смесь инкубировали в темноте в течение 48 ч. Затем смесь центрифугировали и экстрагировали связанные с минеральной фазой продукты реакции методами гель-фильтрации и УФ-видимой спектроскопии. Нами установлено образование соединений с массой до 75 кДа, которые по молекулярно-массовым распределениям и спектрам в видимой и УФ области были близки к ГК почв. Таким образом, впервые показана возможность гетерофазного синтеза полимерных органо-минеральных соединений из мономерных предшественников при участии лакказы лишайника. Гетерофазную конденсацию можно считать элементарным механизмом первичного гумусообразования. Для изучения роли лакказ лишайников в трансформации ГВ, почвенные гуминовые кислоты (ГК) инкубировали в присутствии олигомерной или мономерной лакказ лишайника Solorina crocea. Установлено, что через 48 часов инкубации снижалось количество высокомолекулярной фракции в ГК и образовывались продукты с меньшей молекулярной массой. Мономерная лакказа была несколько более эффективна, что согласуется с ее более высоким редокс-потенциалом. Таким образом, показана возможность деполимеризации почвенных гуминовых веществ лакказами лишайника.

Литература

1.Заварзина А.Г. Реконструкция возникновения палеопочв на основе современных процессов гумусообразования. Палеопочвы и индикаторы континентального выветривания в истории биосферы. Серия «Гео-биологические системы в прошлом», М.: ПИН РАН, 2010, с. 36–75.

2.Заварзин Г.А. Эволюция прокариотной биосферы: “Микробы в круговороте жизни”. 120 лет спустя: Чтение им. С.Н.Виноградского, ред. Колотилова Н.Н. М.: МАКС Пресс, 2011, 144 c.

3.Глазовская М.А. О соотношении процессов выветривания и почвообразования. Докл. Сов. Почвоведов к VII межд. конгр. в США, Изд-во АН СССР, Москва, 1960, с. 318-322.

4.Добровольский Г.В. Роль и значение почв в становлении и эволюции жизни на Земле. В кн. “Эволюция биосферы и биоразнообразие” (к 70-летию А.Ю. Розанова). Изд. КМК, М, 2006 с. 246257.

5.Загоскина Н.В., Николаева Т.Н., Лапшин П.В., Заварзина А.Г., Заварзин А.А. О содержании фенольных соединений в различных видах лишайников Кольского полуострова. Химия растительного сырья №4, 2012, с. 245–249.

6.Lisov А., ZavarzinaA., ZavarzinA., Demin V., LeontievskyA. Dimeric and monomeric laccases of soilstabilizing lichen Solorina crocea: purification, properties and reactions with humic acids. Soil Biology and Biochemistry V. 45, 2012, p. 161-167.

УДК 504.064.2

ПОСТУПЛЕНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ПАУ В ЭКОСИСТЕМЫ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ЛОСИНЫЙ ОСТРОВ» ОТ МОСКОВСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ АВТОДОРОГИ

Ю.А. Завгородняя, А.Л. Чикидова, Е.А. Бочарова

МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: zyu99@mail.ru

Важнейшую группу суперэкотоксикантов составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) – органические соединения биогенного и техногенного происхождения, обладающие высокой

127

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

токсичностью, канцерогенной и мутагенной активностью и значительной устойчивостью в окружающей среде. Особую важность представляет изучение поведения ПАУ в местах с высокой плотностью населения – в экосистемах городов и мегаполисов, где возможность прямого воздействия токсикантов на человека гораздо выше. Одним из основных источников поступления ПАУ в окружающую среду является автотранспорт, вклад которого в общую техногенную нагрузку на территории города может составлять до 90 %.

Национальный парк «Лосиный остров» является одним из крупнейших лесных массивов в г.Москве. Мощным источником техногенной нагрузки, находящимся непосредственно на территории парка, является Московскаякольцеваяавтодорога(МКАД),котораяиграетсущественнуюрольвпоступленииполиареноввместе

савтотранспортнымивыбросамивпримыкающиекнейэкосистемы.Отсутствиевцентральнойчасти«Лосиного острова» других крупных источников загрязнения позволяет считать, что распространение техногенных ПАУ в данном районе является результатом функционирования магистрали, и дает уникальную возможность изучения влияния собственно автотранспорта на накопление полиаренов в парковых экосистемах города.

Поступление ПАУ на территорию примыкающего к МКАД лесного массива происходит с выхлопными газами автомобилей и продуктами истирания шин и дорожного покрытия. При этом основным путем распространения загрязняющих веществ от автомагистрали является аэральный. В атмосфере ПАУ ассоциированы преимущественно с аэрозольными частицами, вместе с которыми происходит перенос ПАУ воздушными массами и осаждение из атмосферного воздуха [1]. В зимнее время года токсиканты интенсивно аккумулируются снежным покровом в составе твердофазных выпадений, и в весенний период происходит залповое поступление сорбированных пылевыми частицами ПАУ в почвы парка.

Ввегетационный период первым барьером на пути переносимых от источника выброса загрязняющих веществстановятсярастения.ЛистьяихвоядревесныхрастенийспособныаккумулироватьПАУвтечениевсего вегетационного сезона, причем эта аккумуляция связана как с накоплением твердых частиц на поверхности кутикулы за счет импакции, так и с поступлением молекул углеводородов в растительные ткани в результате газообмена [2]. Затем сорбированные ПАУ попадают на поверхность почв парка: в лиственных сообществах в основном со свежеопавшими листьями, которые полностью минерализуется за следующий вегетационный сезон, в хвойных парцеллах - в течение всего года с опадом, образующим подстилочный горизонт. Почвенный покров становится конечной депонирующей средой для техногенных ПАУ в лесных экосистемах «Лосиного острова» и может служить индикатором хронического загрязнения, источником которого выступает МКАД.

БылиизученысодержаниеисоставПАУ,поступающихотМКАДствердымиаэральнымивыпадениямив почвылесныхэкосистемНП«Лосиныйостров».Вмосковскойчастипаркабылизаложеныпробныеплощадки, расположенные между МКАД и селитебной зоной на различных расстояниях от дорожного полотна под монодоминантными растительными сообществами: нелистопадными хвойными (мертвопокровные ельники) и листопадными широколиственными (спелые липняки). На площадках производили отбор проб верхнего минерального горизонта почв, лиственного опада в липняках и горизонта подстилки в ельниках, листьев липы до начала листопада, проб снега перед интенсивным снеготаянием, из которых выделяли фракцию твердого осадка. В пробах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии были количественно определены 3-4-ядерные ПАУ, относящихся к «легким» - фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, бенз(a)антрацен, хризен; а также «тяжелые» (5-6-ядерные) ПАУ – бензо(b)флуорантен, бензо(k)флуорантен, бенз(а)пирен, дибенз(а,h)антрацен, бензо(g,h,i)перилен.

ВлистьяхлипывсоставеПАУпреобладалинизкомолекулярныегомологи(более70%);особенновысоким было содержание фенантрена (до 50 %). В напочвенном опаде липы содержание легких ПАУ значительно снижаетсяпосравнениюснеопавшимилистьямиприсходномсодержанииболеетяжелыхгомологов.Вподстилках ельников вклад легких полиаренов был заметно выше, чем в опаде липняков, при преобладании флуорантена (25 %). Высокое содержание 3-4-кольчатых полиаренов в хвое и листьях может быть связано как с селективным поглощениемрастениямиизвоздухалегкихПАУ,испаряющихсяизтвердогоаэрозолявгазовуюфазуатмосферы, так и с биогенным синтезом поликонденсированных структур, входящих в состав липидов восковой кутикулы [3]. В гумусовых горизонтах почв еловых фитоценозов, как и в подстилках, в общем составе ПАУ преобладают легкие полиарены. В отличие от почв ельников, в гумусовых горизонтах почв под листопадными породами доля 3-4-кольчатых ПАУ составляет менее 50 % от их суммарного содержания, что может быть связано с активной деятельностью почвенной микрофлоры, участвующей в разложении углеводородов. При этом наблюдалась тенденция к повышению в 2-3 раза содержания легких ПАУ в верхнем слое почв после листопада. Для твердых аэральных выпадений, поступающих после снеготаяния на поверхность почв липняков, напротив, характерно низкое содержание фенантрена, что свидетельствует о снижении зимой доли биогенного фактора в накоплении ПАУ под лиственными биоценозами. Под еловыми парцеллами содержание низкомолекулярных полиаренов в снеге было высоким за счет накопления хвойного опада.

Следовательно, для почв лесной зоны парка сложно разделить вклад «легких» ПАУ, поступающих

стехногенными выбросами от автомагистрали и синтезированных в процессе роста растений и гумусообразования. Более надежным индикатором загрязнения в данном случае могут служить «тяжелые» ПАУ, синтез которых в растениях протекает в весьма слабой степени.

Данные трехлетних наблюдений позволяют выявить тенденцию в поступлении ПАУ с автотранспортными выбросами в экосистемы парка. Максимальная аккумуляция аэральных выпадений тяжелых ПАУ на поверхности листьев липы происходит в прилегающей к МКАД стометровой зоне (0,16-0,26 мкг/г). При удалении от МКАД содержание тяжелых ПАУ в опаде снижается, достигая минимума (0,05-0,06 мкг/г) в 500 м от дорожного полотна. Увеличение содержания полиаренов в листовом материале до 0,13-0,2 мкг/г наблюдалось на участках, расположенных на локальном повышении в рельефе и рядом с просеками.

128

Доклады Всероссийской научной конференции

Приподнятые относительно остальной территории кроны деревьев становятся препятствием и местом повышенной импакции для переносимых от МКАД с воздушными массами ПАУ, сорбированных легкими частицами.

Взимнеевремяобластьинтенсивногонакопленияполлютантовтакжерасположенарядомсдорогой(до70 мкг тяжелых ПАУ/м2). На расстоянии более 200 м количество выпадений резко снижается, при этом происходит относительное обогащение пылевых частиц аэрозоля высокомолекулярными гомологами ПАУ. Зимой, в отсутствие листвы, кроны деревьев перестают быть серьезным препятствием для перемещения с воздушными потокамимелкихчастиц,содержащихПАУ,ираспределениезагрязнителейоткольцевойавтодорогипроисходит более равномерно. Вне зоны сильного влияния магистрали для листопадных и еловых сообществ получены сходные величины поступления тяжелых ПАУ со снегом (17 мкг/м2), что демонстрирует слабое влияние на мокрое осаждение легких пылевых частиц защищенности растительным пологом почвенной поверхности.

Таким образом вокруг МКАД в пределах 100 м на залесенной территории парка «Лосиный остров» формируется транспортная аномалия с высоким уровнем выпадений ПАУ. Подстилающие почвы отражают аэральное распределение техногенной нагрузки от магистрали. В непосредственной близости от МКАД

впочвах под двумя типами фитоценозов было получено высокое содержание тяжелых ПАУ (0,3 мкг/г), накопление которых происходит преимущественно за счет выпадений, поступающих от автомагистрали в приземных слоях воздуха, для которых граница лесного массива является естественным барьером. По мере увеличениярасстоянияотполотнадорогисодержаниеПАУвпочвахпостепенноснижаетсядо(0,05-0,1мкг/г), повышаясь до (0,25 мкг/г) в биоценозах, приуроченных к зонам локального накопления аэральных частиц выступающими кронами деревьев. Для почв, сформированных под липняками, содержание 5-6-ядерных ПАУ

вминеральных горизонтах в 1,5-2 раза выше, чем на той же глубине под ельниками.

Литература

1.Baek S.O., Field R.A., Goldstone M.E., Kirk P.W., Lester J.N., Perry R.Areview of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: sources, fate and behavior // Water,Air and Soil Pollution. 1991. V.60. P.279300.

2.Смит У.Х. Лес и атмосфера. М.: Прогресс. 1985. 430 с.

3.Яковлева Е.В. Полициклические ароматические углеводороды в системе почва-растение // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. биол. наук. Москва. 2009.

УДК 631.4

РОЛЬ ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ И СУЛЬФАТРЕДУКЦИИ В ФОРМИРОВАНИИ СВОЙСТВ ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИХ ВОД ( МОДЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ )

Ф.Р.Зайдельман, С.М.Черкас, Н.Н.Дзизенко,

Факультет почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. 119991, Москва, e-mail: frz10@yandex.ru

Влиянию процесса глееобразования на свойства твёрдой фазы минеральных почв и пород посвящена значительная литература. .Она свидетельствует о том, что при глееобразовании, особенно в условиях застойно-промывного водного режима, происходит трансформация и переход в подвижное состояние большинства металлов, неметаллов и органических соединений .Одновременно в анаэробной среде при наличие в почве сульфатов возникает другой процесс , который фиксирует двухвалентное железо на месте образования и резко ограничивает его вынос. Он получил название сульфатредукция . Эти два процесса – глееобразование и сульфатредукция – в значительной мере определяют химический состав лизиметрических вод, вод дренажного стока и гидрохимию потоков гравитационной влаги.. Всё это позволяет предполагать, что в результате такого воздействия глееобразования и сульфатредукции на почвы и породы возможны существенныеизменениясвойствнетолькотвёрдойфазы,ноихимическогосоставапотоковгравитационных вод. Однаизпервыхработ поизучениювлиянияглееобразованиянахимическийсоставлизиметрическихвод была предпринята Витынем в 1934 г. Он обнаружил резкое увеличение кислотности суспензии в результате длительной инкубации моренного суглинка с углеводами в анаэробных условиях. Позднее Касаткиным была предпринята серия опытов с моренной глиной, которая промывалась соляной кислотой разной концентрации

ваэробных и водой в анаэробных условиях. Максимальный вынос железа в раствор происходил в условиях глубокого анаэробиоза при воздействии воды на глину. Автором был сделан вывод о том, что анаэробиоз

вусловиях избыточного увлажнения в присутствии органического вещества, способного к ферментации, вызывает резкое подкисление породы, её декальцинирование , переход в раствор закисного железа.

Вдальнейшем Блумфилд показал, что оглеение может быть вызвано ферментативным разложением сахаровиорганическогоматериала(свежихисухихлистьев,травы).Позднее Сюта исследовалинтенсивность выносащёлочноземельныхметаллов,железа,алюминияифосфораизкарбонатноголёссавколонкахвысотой 50 и диаметром 14 см на фоне восстановительных условий при ферментации сахарозы и крахмала и в аэробных условиях при промывке породы 0,02 н. соляной кислотой. В этом случае ( в отличие от кислотного элювиирования ) наиболее активно выносятся щёлочноземельные металлы, железо и алюминий.

Вотносительно небольших количествах вынос железа и алюминия в варианте с анаэробной ферментацией удавалось обнаружить почти немедленно после взаимодействия породы с продуктами анаэробного распада углеводов. В отличие от анаэробного варианта при промывке лёсса соляной кислотой это явление можно было наблюдать только на 110-120 день после начала эксперимента. Но при этом были обнаружены лишь незначительные следы этих элементов . Сюта показал, что анаэробные условия явились причинойувеличениявыходаврастворжелезав196разиалюминияв3,6разапосравнениюсвыносомэтих

129