Диссертация (1154527), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.1). При этом содержание тонких фракций (мелкойпыли, ила и физической глины), способных удерживать ТМ в результате ионногообмена, хемосорбции, осаждения и окклюзии (Черных Н.А. и др., 2001), а такженеобменнозакреплятьрадионуклиды(ЩегловА.И.,2000),вдерново-подзолистых почвах Мещеры снижено. Поэтому при потенциальном загрязненииверхних почвенных горизонтов тяжелые металлы и радионуклиды будут (наряду свымыванием в нижние горизонты почв) доступными для корневого поглощениярастений. Последнее в равной мере относится и к торфяным почвам, подвижностьТМ и137Cs в которых, как правило, существенно выше, чем в минеральныхпочвах, из-за отсутствия в них процесса закрепления элементов на глинистыхминералах.Таблица 2.1 – Гранулометрический состав (по Н.А.
Качинскому) генетическихгоризонтов дерново-подзолистой песчаной почвы Южной Мещеры *ГенетическиегоризонтыА1ВВСОтносительное содержание механических фракций, %крупный имелкийкрупнаямелкаяфизическаяилсредний песокпесокпыльпыльглина22,4051,0014,903,405,6011,7027,0047,1113,702,505,1112,2030,0048,503,300,300,902,00Примечание: * материалы таблицы взяты из работы (Кривцов В.А.
и др., 2011)Характерной особенностью дерново-подзолистых и торфяных почв районаисследований являются низкие значения рН почвенного раствора (табл. 2.2).Кислая среда способствует повышенной подвижности катионогенных элементов,в том числе ТМ, мигрирующих в форме двухвалентных катионов. Низкоесодержание гумуса и элементов питания делает почвы Южной Мещерымалопригодными для обитания древесных пород, требовательных к трофностисубстрата, поэтому лидирующее положение в лесных фитоценозах на большейчаститерриторииисследованиязанимаетнеприхотливаякпочвенному49плодородию сосна. Особо отметим, что дефицит одного из важнейшихбиофильных элементов – калия, характерный для почв Мещеры (см.
табл. 2.2),может способствовать повышенному поглощению его геохимического аналога –токсичного радиоцезия.Таблица 2.2 – Агрохимические показатели минеральных и органогенных почвЮжной Мещеры*К2 ОГумус,Нитратный азот Р2О5рНKCl%(N-NO3), мг/кг мг/100 г почвыПочваДерново-подзолистая1,184,04,42,10,9слабодифференцированная песчанаяБолотная низинная торфянисто-глеевая4,213,811,72,5маломощнаяБолото торфяное выработанное3,05,21,25,2Серая лесная освоенная3,105,04,44,014,5тяжелосуглинистая слабосмытая почва**Примечание: * материалы таблицы взяты из работы (Атлас почв Рязанской области,2006). ** Данные по серой лесной освоенной почве (вне Мещерской ландшафтной провинции;Пронский район Рязанской области) приводятся, чтобы подчеркнуть спецификуагрохимических показателей почв МещерыОдним из важнейших факторов, определяющих аккумуляцию элементов вфитомассе, являются их почвенные концентрации.
В табл. 2.3 приведеныопределенные нами концентрации ТМ в почвах Южной Мещеры в сравнении сэкологическими нормативами (ЭН) их содержания (результаты определенияконцентраций ТМ в почвах для каждой точки пробоотбора приведены вПриложении А). ЭН представляет собой верхний предел накопления элемента впочве данного типа при отсутствии техногенного загрязнения.
Значения ЭН дляподвижных и валовых форм ТМ в песчаных и торфяных почвах взяты из работы(Tobratov S.A. et al., 2016). Неблагоприятным с геохимических позицийустойчивости является превышение ЭН по подвижным формам, содержаниекоторых отражает актуальные почвенные запасы элемента, доступные дляпоглощениярастениями.Вслучаепревышениявозможныпитательныедисбалансы и токсические эффекты в биотическом блоке экосистем.Как следует из табл. 2.3, содержание подвижных форм Cu в минеральных иторфяных почвах района исследований ниже ЭН. В материалах Приложения А50(рис.
А.1 (а)) показано, что из рассматриваемых ТМ для Cu характернаминимальная подвижность: доля подвижных форм составляет 1,56-4,41% отвалового содержания. Небольшую прибавку к этой величине (в среднем по всемпробам – 0,84%) дает высокотемпературное микроволновое разложение экстракта(за счет разрушения прочносвязанных с органической матрицей комплексныхсоединений Cu). При этом более регулярна такая прибавка в случае торфяныхпочв. Подчеркнем, что кларк Cu в почвах Земли составляет 20 мг/кг (ВиноградовА.П., 1957), что более чем в 3 раза превышает максимальную (и более чем в 8 раз– минимальную) для района исследований величину содержания Cu в почвах.Следовательно, Cu в почвах Южной Мещеры является дефицитным элементом(превышение ЭН в случае валовых форм (см.
табл. 2.3) не оказывает токсическогоэффекта на растительность, так как данный пул Cu недоступен для корневогопоглощения).Таблица 2.3 – Содержание тяжелых металлов (мг/кг) в почвах Южной Мещеры всравнении с экологическими нормативами содержания металлов (ЭН*)для песчаных и торфяных почвТМФорма ТМААБВал.Ю.МещераЭНЮ.МещераCuZnCdМинер.0,098Торф.0,171Минер.1,820Торф.7,719Минер.0,063Торф.0,179(0,066-0,135)(0,104-0,231)(0,895-3,450)(5,247-11,986)(0,037-0,088)(0,119-0,216)0,242,7710,325,2986,024,6742,4527,0530,0550,1410,0780,314(2,342-4,082)(4,430-6,378)(8,145-56,213)(20,371-37,553)(0,051-0,309)(0,15-0,427)ЭН2,3517,50165,057,00,3400,400Примечание: * ЭН – верхний предел накопления элемента в почве данного типа приотсутствии техногенного загрязнения (с учетом типологических и региональных особенностейпочвообразования).
ЭН является альтернативой традиционному гигиеническому нормированиюна основе ПДК. Методику определения ЭН см. в работе (Tobratov S.A. et al., 2016).Полужирным шрифтом выделены случаи превышения ЭН содержания металлов. Вскобках указан диапазон варьирования концентраций ТМ в пределах участков почвеннобиогеохимического опробования.
ААБ – подвижные формы металла (экстракция ацетатноаммонийным буфером с рН 4,8). Вал. – валовые несиликатные формы (методику определенияконцентраций ТМ см. в главе 2.2.4). Минер. – минеральные почвы; Торф. – торфяные почвыВ отличие от Cu, содержание подвижных форм Zn в торфяных почвахЮжной Мещеры превышает соответствующий ЭН в 3 раза. Высокая доляподвижных форм Zn в торфах (до 39,3% от валового содержания) связана сотсутствием эффективных механизмов его закрепления и высвобождением из51разлагающейся органики. Как и для Cu, наибольшую прибавку к подвижнымформам Zn дает высокотемпературное микроволновое разложение экстракта вслучае торфяных почв (см.
Приложение А, рис. А.1 (б)). Кларк Zn в почвах Землисоставляет 50 мг/кг (Виноградов А.П., 1957), что несколько ниже максимальнойзафиксированной нами в пределах района исследований величины (56,2 мг/кг).Однако такая высокая концентрация характерна для пойменных условий (точка 1на рис. 2.5); в песчаных и торфяных почвах Южной Мещеры содержание Zn всреднем в 2 раза ниже кларкового значения.Cd, в отличие от Cu и Zn, не является биофильным элементом и высокотоксичен. Поэтому превышения ЭН в случае Cd особенно опасны.
Как следует изтабл. 2.3, такие превышения по подвижным формам характерны для минеральныхи торфяных почв Южной Мещеры, что является отражением техногенноговоздействия,несмотрянаудаленностьтерриторииисследованияотпромышленных эмитентов (ближайшие из них расположены в г. Рязань). Приэтом для Cd характерна максимальная подвижность из рассматриваемых ТМ:доля его подвижных форм может достигать 55% от валового содержания (см.Приложение А, рис. А.1 (в)).В результате аварии на Чернобыльской АЭС территория исследованияподвергласьзагрязнениютехногеннымирадионуклидами,втомчислерадиоцезием (137Cs).
Согласно (Calmon Р. et al., 2009), современный этапрадиоактивного загрязнения лесных экосистем в результате аварии на ЧАЭСможет быть охарактеризован как период квазиравновесного состояния. Дляданного этапа типичны медленные изменения в биологической доступности137Csи относительно стабильное распределение данного радионуклида в фитомассе.При этом степень загрязнения растений полностью определяется корневымпоглощением137Csи,следовательно,почвеннымиуровнямиданногорадионуклида.Характерной особенностью почвенного загрязнения 137Cs в пределах районаисследований является высокая пространственная мозаичность значений егоудельной активности, зависящая от ландшафтных особенностей территории и52траектории радиоактивных выпадений (Кривцов В.А.
и др., 2011). Согласнонашим определениям, удельная активность137Cs в почвах района исследованийварьирует в пределах 6,63-138,6 Бк/кг для минеральных почв и 23,1-225,0 Бк/кгдля торфяных почв (Приложение А, табл. А.2).2.2. Методы исследования2.2.1. Определение запасов фитомассы древостояИсточник первичной информации о запасах фитомассы лесных экосистемЮжной Мещеры – данные Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ) дляСолотчинскоголесхоза(Солотчинское,Полковское,БорисковскоеиПеределецкое участковые лесничества, см. Приложение Б). ТаксационныеописанияГУЛФбылипреобразованывбазуданных,содержащуюхарактеристики древостоев (возраст, породный состав, высоты, диаметры,бонитеты, таксационную полноту, запасы сырорастущего леса, характеристикиподроста и подлеска, типы лесорастительных условий (ТЛУ) для насажденийкаждого лесотаксационного выдела), а также сведения о динамике лесопокрытыхплощадей лесхоза в 1980-е – 2000-е гг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
