авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

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


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 13 |

«Кубанский государственный аграрный университет Научно-исследовательский институт прикладной и экспериментальной экологии И.С. Белюченко Экология ...»

-- [ Страница 6 ] --

Два разреза выполнялись на плакорных участках на условных вершинах рельефа, два других были сделаны на южном и северном склонах и один разрез - в нижней части рельефа. Два верхних разреза представляли собой автономные экосистемы, два раз реза на склонах – транзитные и пятый разрез в нижней части рельефа - типичный пример аккумулятивной системы. Отбор проб по почвенным слоям выполнялся по сезонам года – весной, летом и осенью, а в транзитной и аккумулятивной частях - и в зимний период. Отбор проб, их анализ в лабораториях проводились по аналогии со свинцом (Белюченко, 2003).

Динамика подвижных форм кадмия по элементам рельефа, почвенным слоям и сезонам года. Определение содержания подвижных форм кадмия в первом разрезе, расположенном на водоразделе, в весенний период четкой зависимости не показало, тем не менее, следует отметить, что на глубине до 80 см концентрация этого элемен та практически была одинаковой и колебалась от 0,45 до 0,53 мг/кг. В нижележащих слоях содержание подвижных форм кадмия резко снижалось, а в слое 180–200 см его доля доходила до 0,03 мг/кг (табл. 52).

Таблица 52. Содержание подвижных форм кадмия по почвенным слоям в разрезах (весна, 2002), мг/кг Глубина от- Номер разреза бора, см 1 2 3 4 0-20 0,053 0,059 0,057 0,055 0, 20-40 0,045 0,051 0,054 0,046 0, 40-60 0,047 0,048 0,062 0,044 0, 60-80 0,050 0,044 0,036 0,041 0, 80-100 0,042 0,032 0,022 0,038 0, 100-120 0,041 0,037 - 0,040 0, 120-140 0,027 0,044 - 0,043 0, 140-160 0,038 0,030 - 0,037 0, 160-180 0,042 0,037 - 0,034 0, 180-200 0,031 - - 0,028 0, При незначительном изменении количества кадмия по почвенным слоям в ве сенний период отмечалось его наибольшое накопление в пахотном слое, а с глубины 100 см - четкое снижение подвижной формы (табл. 53). На наш взгляд, это связано с тем, что в летний период, по сравнению с весенним, количество осадков резко сни жается, промачивание почвы дождевыми осадками не превышает двух-трех слоев и потому перемещение кадмия с инфильтрационными водами снижается, и при посту плении в качестве балласта с удобрением или с трансграничным переносом кадмий наступает в верхний горизонт, где и накапливается.

Таблица 53. Содержание подвижных форм кадмия в почвенных слоях (лето, 2001), мг/кг Глубина Номер разреза отбора, см 1 2 3 4 0-20 0,057 0,055 0,056 0,054 0, 20-40 0,047 0,048 0,051 0,051 0, 40-60 0,047 0,050 0,054 0, 60-80 0,045 0,043 0,038 0,038 0, 80-100 0,042 0,057 0,047 0,041 0, 100-120 0,024 0,029 0,031 0,037 0, 120-140 0,026 0,031 0,022 0,040 0, 140-160 0,025 0,028 - 0,032 0, 160-180 0,027 0,023 - 0,027 0, 180-200 0,024 0,025 - 0, Результаты изучения содержания подвижного кадмия по почвенным слоям транзитных систем показывают, что на южном склоне проявляется четкая аналогия с плакорным участком ландшафта. Тем не менее, можно отметить некоторую специ фику в поведении кадмия по почвенным слоям транзитного участка ландшафта. В весенний период в верхнем слое в связи с увеличением поступления в почву мине ральных удобрений четко проявляется увеличение концентрации кадмия по сравне нию с другими слоями. Наиболее высоким содержанием (на уровне 0,04 мг/кг) ха рактеризуются верхние четыре слоя - от 0,041 до 0,055 мг/кг;

содержание кадмия по степенно падает до глубины 160 см, а на глубине 200 см содержание элемента сни жается в 2 раза по сравнению с верхним слоем почвы.

В летний период в связи с перемешиванием почвенных слоев содержание кад мия в верхних двух слоях составляло 0,051–0,054 мг/кг, а в более низких горизонтах оставалось на уровне весеннего сезона. По всей вероятности, недостаток осадков на южном склоне сказался меньше, чем на плакорном участке, и поступления кадмия с удобрениями или из других источников поддерживали его количество в верхнем слое и несколько увеличили во втором слое.

В осенний период содержание подвижной формы кадмия в верхних горизон тах несколько увеличивается во втором слое, а начиная с глубины 80 см, заметно на растает практически во всех нижних слоях по сравнению с летним периодом (табл.

54). Эти изменения можно связать с усилением дождей и их постепенным просачи ванием в нижние слои и переносом таким образом растворенных форм кадмия.

Таблица 54. Содержание подвижных форм кадмия в почвенных слоях (осень, 2001), мг/кг Глубина Номер разреза отбора, см 1 2 3 4 0-20 0,047 0,058 0,056 0,050 0, 20-40 0,050 0,047 0,042 0,047 0, 40-60 0,045 0,040 0,047 0,037 0, 60-80 0,047 0,031 0,040 0,034 0, 80-100 0,038 0,034 0,045 0,040 0, 100-120 0,037 0,037 0,037 0,035 0, 120-140 0,040 0,032 0,026 0,041 0, 140-160 0,038 0,038 - 0,036 0, 160-180 0,035 0,030 - 0,036 0, 180-200 0,030 0,032 - 0,027 0, Определенный интерес представляют данные подвижных форм кадмия в зим ний период (табл. 55), когда поступление этого элемента в почву усиливается в связи с осенним внесением удобрений, с усилением трансграничного переноса и промыв ного режима вследствие вспашки земель и т.д. Следует обратить внимание на то, что на глубине 100–120 см отмечено нарастание кадмия до 0,058 мг/кг;

в других слоях содержание кадмия также увеличивалось, хотя и в меньших количествах. Оценивая характер поведения подвижных форм кадмия в условиях южного склона агроланд шафта, можно подчеркнуть, что специфика рельефа определенным образом сказыва ется на общей картине динамики подвижных форм кадмия и по слоям, и по сезонам года.

Таблица 55. Содержание подвижного кадмия в почвенных слоях (зима, 2002), мг/кг Глубина отбора, см Номер разреза 3 0-20 0,064 0, 20-40 0,048 0, 40-60 0,046 0, 60-80 0,040 0, 80-100 0,037 0, 100-120 0,044 0, 120-140 - 0, 140-160 - 0, 160-180 - 0, 180-200 - 0, Определенной спецификой выделяется разрез в аккумулятивной зоне ланд шафта (табл. 56). В весенний период относительно высоким уровнем подвижной формы кадмия характеризуется почвенный слой 0-60 см, где колебание показателей этого элемента составило 0,054–0,062 мг/кг. С глубины 60 см отмечено резкое сни жение количества подвижной формы кадмия. Это можно объяснить тем, что на глу бине 60 см почва сильно переувлажнена и в связи с горизонтальным перемещением воды в нижние элементы ландшафта (река Челбасы) происходит вымывание кадмия.

Таблица 56. Содержание подвижной формы кадмия в почвенных слоях в балке, мг/кг Глубина от- Весна Лето Осень Зима Среднее бора, см 0-20 0,057 0,056 0,056 0,064 0, 20-40 0,054 0,051 0,042 0,048 0, 40-60 0,062 0,054 0,047 0,046 0, 60-80 0,036 0,038 0,040 0,040 0, 80-100 0,022 0,047 0,045 0,037 0, 100-120 - 0,031 0,037 0,044 0, 120-140 - 0,022 0,026 - 0, В летний период содержание кадмия в верхних трех слоях несколько снизи лось и варьировало в пределах от 0,051 до 0,056 мг/кг, что можно связать с активным ростом дикорастущих трав и выносом этого элемента с урожаем. В нижележащих слоях подвижного кадмия было несколько больше, чем в весенний период, что мож но объяснить снижением уровеня грунтовых вод до глубины 120 см. В связи с таки ми условиями вымывание кадмия в этих почвенных слоях значительно снизилось и даже наметилось его накопление.

В осенний период в верхнем слое почвы концентрация кадмия осталась на уровне летнего сезона. С глубиной концентрация кадмия снизилась, что, очевидно, связано с поглощением этого элемента корневой системой и выносом его с урожаем.

В слое 60–120 см содержание кадмия находилось на уровне летнего периода, а в са мом нижнем слое происходило его вымывание. В зимний период верхний слой обо гащается за счет стока с вышележащих двух элементов рельефа. Заметное снижение подвижной формы кадмия наблюдалось в горизонте 120–140 см в связи с активным промывным режимом этого слоя.

Оценивая в целом содержание подвижного кадмия по почвенным слоям и по сезонам года в разрезе аккумулятивной зоны, можно отметить, что её верхний гори зонт во все периоды выделяется наибольшей концентрацией этого элемента, что объясняется его заметным поступлением из верхних элементов ландшафта.

Совершенно другая картина складывается в почвенных слоях транзитных ландшафтов (второй и четвертый разрезы): верхние три-четыре слоя содержат кад мия больше, чем нижележащие, которые подвергаются давлению промывных вод и выносу с ними кадмия в другие элементы ландшафта.

Определенной спецификой содержания подвижного кадмия характеризуется северный склон (разрез номер четыре). В весенний период содержание подвижного кадмия было наибольшим в слое от 0 до 60 см (0,048–0,059 мг/кг). В нижележащих слоях содержание этого элемента заметно снижается, хотя без четкой зависимости с верхними горизонтами.

В летний период максимальная концентрация кадмия в слое 0-60 см сохраня ется, хотя и отмечается некоторое снижение его уровня. В нижележащих слоях поч вы концентрация кадмия падает и снижается по сравнению с весенним периодом, что, очевидно, связано с сухостью этого сезона. Снижение подвижного кадмия в верхних слоях почвы можно объяснить также его выносом с урожаем сельхозкуль тур.

В осенний период, в связи с внесением удобрений и подготовкой почвы и уси лением инфильтрационного потока в нижележащие слои, отмечается увеличение подвижного кадмия во всех слоях, и его концентрация повышается и приближается по показателям к уровню весеннего периода.

Необходимо подчеркнуть, что распределение кадмия в почвенных слоях се верного склона в определенной степени отличается от южного склона - прежде всего меньшими величинами концентрации этого элемента в верхних слоях, что, по всей видимости, можно связать с более высоким выносом с урожаем из-за лучшей овод ненности растений этой части ландшафта и лучшей продуктивностью растений.

В сравнении с вариантом южного склона определенной специфичностью в со держании кадмия по почвенным слоям выделяется и пятый разрез, расположенный на втором плакорном участке. В весенний период максимальное содержание кадмия отмечено в верхнем слое почвы (0,056 мг/кг). В нижележащих горизонтах содержа ние кадмия находится практически на одном уровне, колеблется в незначительных пределах (0,041-0,048 мг/кг) и только на глубине 2 м его уровень оказался ниже 0, мг/кг.

В летний период содержание кадмия в пахотном слое пятого разреза несколь ко снизилось, но повысилось в следующих двух горизонтах, что связано, с одной стороны, с перемещением подвижного кадмия в нижележащие слои почвы, с другой стороны, выносом этого элемента из верхнего слоя с урожаем сельскохозяйственных культур. В ниже расположенных горизонтах объективно значимых различий в со держании подвижного кадмия летом по сравнению с весенним периодом не отмече но, хотя и наблюдается тенденция концентрации этого элемента почвенной органи кой.

В осенний период в верхнем слое почвы отмечено максимальное накопление кадмия, а в других слоях, наоборот, некоторое снижение, что обусловлено, скорее всего, перемещением водорастворимых форм кадмия в нижележащие слои вследст вие изменения кислотности почвы.

Анализ динамики подвижной формы кадмия по почвенным разрезам, пред ставляющим различные элементы рельефа агроландшафта, указывает на то, что этот элемент является достаточно мобильным, реагирующим на изменения условий рель ефа, интенсивность инфильтрационного стока, перемещение подземных вод, форми рование растительной массы и т.д. Наибольшая концентрация подвижной формы кадмия во все сезоны года характерна для аккумулятивной зоны ландшафта (табл.

57).

Таблица 57. Содержание подвижной формы кадмия (мг/кг почвы) по почвенным слоям (среднее за год) Глубина отбора Номер разреза 1 2 3 4 0-20 0,052 0,057 0,058 0,054 0, 20-40 0,047 0,049 0,049 0,049 0, 40-60 0,046 0,046 0,052 0,042 0, 60-80 0,047 0,039 0,038 0,040 0, 80-100 0,041 0,041 0,038 0,042 0, 100-120 0,034 0,034 0,037 0,039 0, 120-140 0,031 0,036 0,024 0,042 0, 140-160 0,034 0,032 - 0,036 0, 160-180 0,035 0,030 - 0,035 0, 180-200 0,028 0,029 - 0,029 0, Поскольку данные, полученные НИИ экологии на некоторых участках, оказа лись достаточно близкими между собой, для сравнения были выбраны три элемента рельефа: балка, склон и плакорные системы, где изучение проводилось как по сезо нам года, так и по годам. Сравнивая характер поведения подвижного кадмия по поч венным слоям в весенний период, следует подчеркнуть, что на водоразделах сниже ние кадмия по слоям с глубиною менее резкое во все периоды года по сравнению с транзитными системами (табл. 58).

Таблица 58. Содержание подвижной формы кадмия, (мг/кг почвы) по почвенным слоям (среднее по водоразделам) Глубина отбора, см Весна Лето Осень Среднее 0-20 0,055 0,055 0,049 0, 20-40 0,045 0,047 0,047 0, 40-60 0,044 0,046 0,041 0, 60-80 0,050 0,044 0,041 0, 80-100 0,045 0,041 0,039 0, 100-120 0,042 0,036 0,036 0, 120-140 0,035 0,037 0,040 0, 140-160 0,042 0,036 0,035 0, 160-180 0,042 0,036 0,035 0, 180-200 0,034 0,024 0,030 0, Эти особенности в равной степени характерны для весеннего и летнего перио дов и несколько меньше для осени. Следует отметить, что от весны к осени содержа ние кадмия на водоразделах снижается, меньше это проявляется на склонах, что свя зано с различиями выноса этого элемента с урожаем, инфильтрационными потоками в нижние горизонты и в период активизации эрозионных процессов (табл. 59). На склонах действие инфильтрационного стока проявляется в меньшей степени по сравнению с плакорными территориями, так как на склонах преобладает поверхно стный сток и вынос кадмия с верхнего слоя в процессе водной и ветровой эрозии. В балке содержание кадмия в верхних трех слоях весьма выравнено, особенно в весен не-летний период, и несколько снижается к осени в связи с выносом его с урожаем.

Таблица 59. Содержание подвижных форм кадмия в почвенных слоях на склонах, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима Среднее 0-20 0,057 0,055 0,054 0,058 0, 20-40 0,048 0,049 0,047 0,052 0, 40-60 0,046 0,050 0,038 0,044 0, 60-80 0,043 0,041 0,033 0,046 0, 80-100 0,035 0,049 0,037 0,049 0, 100-120 0,038 0,033 0,036 0,045 0, 120-140 0,044 0,035 0,037 0,042 0, 140-160 0,033 0,030 0,037 0,040 0, 160-180 0,036 0,025 0,033 0,043 0, 180-200 0,028 0,027 0,030 0,032 0, Динамика валовых форм кадмия по профилю почвы по сезонам года и элемен там рельефа. Валовые формы любого металла, в том числе и кадмия, являются от носительно малоподвижными, поскольку весьма активно фиксируются мелкодис персными частицами почвы и в структуре органоминеральных комплексов. В кислой среде валовые формы кадмия менее устойчивы, чем в нейтральной и щелочной. В слабощелочной среде, свойственной изучаемой зоне, валовые формы достаточно ус тойчивы и могут служить источником поступления подвижных форм при диссоциа ции химических комплексов.

В отдельные периоды года показатели содержания валового кадмия по разре зам изменяются, изменяются они и по почвенному профилю в соответствующих слоях, но в меньшей степени, чем по сезонам года. Содержание валового кадмия и по сезонам, и по годам, и по элементам рельефа варьирует.

Анализ данных НИИ экологии (2002–2003 гг.) по динамике валового кадмия показал, что в весенний период содержание валового кадмия во всех разрезах коле балось в близких пределах от 0,1 до 0,13 мг/кг (табл. 60). Обращает на себя внима ние тот факт, что минимальное содержание валового кадмия характерно для поч венных слоев в весенний период. Максимальной концентрацией (свыше 0,11 мг/кг) в первом разрезе характеризовались почвенные слои от 0 до 80 см при незначи тельном колебании от 0,117 мг/кг в слое 60-80 см до 0,123 мг/кг в слое 20-40 см. В ниже расположенных почвенных слоях содержание валовых форм кадмия снижает ся, особенно это заметно в слоях 100-200 см, где показатель содержания этого эле мента меньше 0,1 мг/кг.

Таблица 60. Динамика содержания валовых форм кадмия в почвенных слоях по про филю (весна 2001), мг/кг Глубина от- Номер разреза бора, см 1 2 3 4 0-20 0,118 0,117 0,124 0,128 0, 20-40 0,120 0,124 0,120 0,117 0, 40-60 0,123 0,107 0,176 0,115 0, 60-80 0,117 0,102 0,112 0,112 0, 80-100 0,106 0,095 0,072 0,106 0, 100-120 0,108 0,103 - 0,111 0, 120-140 0,092 0,108 - 0,101 0, 140-160 0,104 0,088 - 0,097 0, 160-180 0,093 0,101 - 0,085 0, 180-200 0,085 - 0,082 0, В разрезе южного склона содержание кадмия в верхних слоях было несколь ко ниже, чем на плакорной территории, и до 140 см варьировало в пределах 0,11 0,128 мг/кг. В верхнем слое почвы отмечен наибольший уровень валового кадмия.

Заметное понижение доли кадмия отмечено в почвенных слоях от 160 до 200 см.

Относительно высокое содержание валового кадмия в верхнем слое почвы предпо ложительно связано с его привносом восточными ветрами с промышленных рай онов Ставрополья и Краснодарского края. В остальных слоях содержание этого элемента в сравнении с плакорными территориями варьирует мало;

сохранение его повышенной концентрации в верхнем слое объясняется также снижением эрозион ных процессов при отсутствии обработки почвы.

В третьем разрезе, характеризующем аккумулятивную систему ландшафта, достаточно высокое содержание валового кадмия отмечено в верхнем слое, а также в слое 40-60 см, где оно составило 0,176 мг/кг. Объяснить это можно накоплением валового кадмия за весь предшествующий период, начиная с ранней осени, отли чающейся усиленным промывным режимом. Заметное уменьшение содержания кадмия, начиная с 80 см и глубже, можно объяснить постоянной инфильтрацией по профилю, а также переходом в подвижные формы в связи с повышением кислотно сти почвенного поглощающего комплекса.

В целом аккумулятивную систему можно характеризовать как особое обра зование в пределах изучаемого ландшафта, на которое оказывают давление и по верхностные стоки, и грунтовые воды, перемещающиеся на глубине 60-80 см в сто рону реки Средний Челбас.

На северном заветренном склоне содержание валового кадмия в почвенных слоях заметно уступает почвенным профилям южного склона и аккумулятивной зоны: показатели этого элемента по отдельным слоям и в целом по профилю ближе стоят к автономным системам. Некоторое снижение содержания кадмия в верхних слоях почвы этого разреза по сравнению с южным склоном связано с тем, что зим ние и ранневесенние ветры восточного и юго-восточного направлений обходят се верные склоны и, перекатываясь по элементам рельефа, снижают скорость, а стал киваясь с южными склонами, оставляют на их поверхности привносимый материал, состоящий из пыли, насыщенных частицами различных загрязнителей..

Определенный интерес вызывают показатели содержания кадмия в почвен ных слоях пятого разреза, который представляет систему весьма выровненного ландшафта, автономность которого существенно выше, чем первого участка (пер вого разреза). Этим можно объяснить повышенное содержание во всех слоях почвы валовой формы кадмия по сравнению с другими разрезами. Содержание кадмия в этом разрезе не составляло меньше 0,1 мг/кг в самом нижнем слое. Относительно высокое содержание (0,132 мг/кг) кадмия в верхнем слое этого разреза можно объ яснить практическим исключением водного смыва в связи с ровным рельефом и большей способностью глинистогумусных комплексов консервировать изучаемый элемент в этом горизонте.

Завершая анализ содержания валового кадмия по профилю почвы в различ ных элементах рельефа в весенний период, можно подчеркнуть, что в автономных системах содержание этого элемента достаточно выровнено по слоям и его показа тели самые высокие. Определенной спецификой в этом плане выделяется аккуму лятивная система с довольно активным и постоянно односторонним перемещением грунтовых вод в сторону речной системы и формированием мощной органики - от поверхности почвы до глубины 60-80 см отмечена весьма большая масса корней и корневищ различных растений, которые накапливают в своей массе этот элемент.

Меньше различий в содержании валовой формы по почвенным слоям отмечено в транзитных системах ландшафта. При весьма существенной близости этих показа телей прослеживается некоторая тенденция повышения валовой формы кадмия в почвенных слоях северного склона, что обусловливается определенной направлен ностью воздушных потоков в разные сезоны года и спецификой технологических обработок верхнего слоя почвы.

В летний период содержание кадмия, хотя и в незначительных количествах, но изменяется во всех почвенных разрезах. Данные изменения обуславливаются следующими факторами: увеличением работающей техники на полях, внесением минеральных удобрений, а также привносом загрязнителя воздушными потоками выбросов промышленных предприятий Ростовской области. Во второй половине весны и в первой половине лета резко снижаются водная эрозия и инфильтрацион ный сток, повышается щелочность почвенного раствора и усиливается консервиро вание кадмия органоминеральными комплексами (табл. 61).

Таблица 61. Динамика содержания валовых форм кадмия по профилю почвы (лето 2001), мг/кг Глубина Номер разреза отбора, см 1 2 3 4 0-20 0,182 0,155 0,164 0,145 0, 20-40 0,169 0,157 0,128 0,148 0, 40-60 0,163 0,138 0,158 0,140 0, 60-80 0,155 0,154 0,145 0,147 0, 80-100 0,166 0,212 0,154 0,142 0, 100-120 0,154 0,145 0,147 0,130 0, 120-140 0,167 0,136 0,142 0,134 0, 140-160 0,171 0,127 - 0,130 0, 160-180 0,142 0,121 - 0,135 0, 180-200 0,140 0,124 - 0,132 0, Остановимся на некоторых аспектах динамики валовой формы кадмия в лет ний период по слоям и почвенным разрезам. Во всех слоях первого разреза летом содержание валового кадмия повышается примерно на 30% и до 70% увеличивает ся в средних и нижних слоях почвы. В первом слое количество этого элемента со ставляет 0,14-0,18 мг/кг.

Во втором разрезе (южный склон) содержание валового кадмия по сравне нию с весенним периодом также высокое, но несколько ниже, чем в первом разрезе, что, очевидно, связано с усилением ветровой эрозии и с концентрацией кадмия в корнях и подземных органах вегетирующих растений.

В третьей, аккумулирующей системе, содержание валового кадмия в почвен ных слоях было несколько выше, чем в транзитных системах, представленных дву мя разрезами. Обращает на себя внимание тот факт, что содержание валового кад мия по почвенному профилю с глубиной в аккумулирующей зоне значительно меньше, чем в зоне трансграничного переноса, и в значительной массе этот элемент концентрируется в слое от 40 до 100 см. Уровень грунтовых вод в этот период по нижается, снижаются инфильтрационный и поверхностный стоки, и почвы харак теризуются повышением щелочности.

В четвертом разрезе, выполненном на северном склоне, содержание валового кадмия по почвенным профилям повышается и его достаточно много концентриру ется в верхних двух слоях (свыше 0,15 мг/кг), а также в слое 60-120 см, где его кон центрация колеблется от 0,144 до 0,21 мг/кг.

В автономной системе (пятый разрез), отличающейся как характером мезо рельефа, так и микрорельефа, содержание кадмия по почвенному профилю в срав нении с весенним периодом слегка нарастает, но не столь отчетливо, как в других разрезах. Выровненность валовой формы кадмия в этом разрезе можно объяснить значительным его поглощением растениями в верхних слоях, стабильностью ин фильтрационного потока за исследуемый период, а также меньшим переносом вет рами с промышленных предприятий соседних районов.

Анализ динамики концентраций валовой формы кадмия по почвенному про филю в летний период показывает некоторое повышение его содержания в почве, наиболее выражено это явление в первом разрезе и в аккумулирующей системе (третий разрез). Подвижные формы кадмия, перемещаясь с инфильтрационным стоком по профилю почвы, переходили в валовые формы на путях его перемеще ния, чему способствовало подщелачивание почвы в засушливый период. Этим можно объяснить определенную выровненность содержания этого элемента по сло ям во всех почвенных разрезах.

Осенью ситуация с содержанием кадмия в почвенных слоях по сравнению с летним периодом меняется, это можно связать с сокращением светового дня и сни жением выноса этого элемента растениями, а также уменьшением воздействия че ловека на почву. В конце лета и начале осени прошли обильные дожди, которые способствовали подкислению почвы, что, в свою очередь, повлияло на переход час ти валовой формы кадмия в подвижную, а также ее вынос из верхнего слоя в про цессе водной эрозии (табл. 62).

Таблица 62. Динамика содержания валовых форм кадмия по профилю почвы (осень, 2001), мг/кг Глубина от- Номер разреза бора, см 1 2 3 4 0-20 0,128 0,147 0,146 0,138 0, 20-40 0,132 0,128 0,131 0,126 0, 40-60 0,120 0,116 0,128 0,115 0, 60-80 0,124 0,115 0,125 0,107 0, 80-100 0,118 0,113 0,113 0,110 0, 100-120 0,112 0,117 0,108 0,108 0, 120-140 0,115 0,114 0,092 0,112 0, 140-160 0,110 0,116 - 0,112 0, 160-180 0,112 0,120 - 0,113 0, 180-200 0,102 0,112 - 0,094 0, В первом разрезе автономной системы содержание кадмия по почвенным слоям заметно уменьшается, но остается достаточно высоким по сравнению с ве сенним периодом. Различия, характерные для осени и весны, указывают на то, что дальнейшее снижение содержания кадмия в почве связано именно с её промывным режимом, ослаблением в ней работы микрофлоры и окислительно восстановительных процессов.

Во втором разрезе (южный склон) показатели валового кадмия занимают в почве промежуточное положение между максимальными значениями летом и мини мальными значениями весной. Для этой системы характерны заметное уменьшение количества кадмия с глубиной и приближение его концентрации к весеннему перио ду. В аккумулятивной зоне в этот период усиливается поверхностный и подземный стоки, с чем, очевидно, связано снижение по слоям валовых форм кадмия по сравне нию с летним периодом, и в то же время его доля в большинстве слоев повышается в сравнении с весенним периодом. В почвенных слоях северного склона также отме чено снижение кадмия по всем слоям в сравнении с летним периодом.

На плакоре, представленном пятым разрезом, содержание кадмия уменьши лось по сравнению с летним периодом, особенно в нижних слоях, что, очевидно, связано с усилением поверхностного и инфильтрационных стоков дождевой воды и с подкислением среды в нижележащих слоях, где содержание этой формы кадмия снижается до весеннего уровня.

Завершая анализ распределения валовой формы кадмия по профилю почвы осенью, следует подчеркнуть, что, несмотря на работу техники и внесение удобре ний, содержание валового кадмия во всех элементах рельефа и во всех почвенных слоях снижается по сравнению с летним периодом. Это обстоятельство связано с пе реходом части валовой формы кадмия в подвижную и с дальнейшей миграцией по следней с инфильтрационным переносом в соседние системы.

Анализировалось также распределение валового кадмия в зимний период в двух разрезах (южный склон - разрез номер два и аккумулятивная система – разрез номер три) (табл. 63).

Таблица 63. Динамика валовой формы кадмия по профилю почвы (зима 2002), мг/кг Глубина отбора, см Номер разреза 3 0-20 0,142 0, 20-40 0,136 0, 40-60 0,137 0, 60-80 0,122 0, 80-100 0,118 0, 100-120 0,118 0, 120-140 - 0, 140-160 - 0, 160-180 - 0, 180-200 - 0, Полученные результаты показали, что поздней осенью и в первой половине зимы, когда промывной режим повышается, но температуры остаются низкими и микробиологические процессы сводятся практически к нулю, отмечается некоторая стабилизация показателей валового кадмия в почвенных слоях, а в отдельных гори зонтах и его повышение. Такая же тенденция характерна и для аккумулятивной зо ны. В период зима–весна, когда поступление кадмия усиливается в результате транс граничного переноса и промывной режим остается высоким, наблюдается снижение показателей валового кадмия к весне именно в связи с этими обстоятельствами.

Сравнивались также среднегодовые показатели содержания валового кадмия по разрезам, расположенным в различных элементах рельефа. В результате этого были получены следующие результаты (табл. 64).

Таблица 64. Содержание валовой формы кадмия, мг/ кг почвы (в среднем за год) Глубина от- Номер разреза бора, см 1 2 3 4 0-20 0,143 0,140 0,144 0,137 0, 20-40 0,140 0,136 0,129 0,130 0, 40-60 0,135 0,120 0,150 0,123 0, 60-80 0,132 0,124 0,126 0,122 0, 80-100 0,130 0,140 0,114 0,119 0, 100-120 0,125 0,122 0,124 0,120 0, 120-140 0,125 0,119 0,117 0,118 0, 140-160 0,128 0,110 0,114 0, 160-180 0,116 0,114 0,113 0, 180-200 0,109 0,118 0,105 0, Полученные данные по всем разрезам и всем почвенным слоям оказались дос таточно близкими, несмотря на весьма заметное их варьирование по сезонам года.

Доказательством достаточно четкого выравнивания среднегодовых показателей слу жат данные содержания кадмия в верхнем слое почвы, в котором его доля варьирует от 0,135 до 0,144 мг/кг (третий разрез). Разница между показателями в пределах пя того разреза составляет 0,009 мг/кг. В самом нижнем слое содержание этого элемен та колебалось от 0,104 до 0,118 мг/кг.

Анализировалось также содержание валового кадмия и по объединенным эле ментам рельефа: объединялись данные по первому и пятому разрезам, по транзит ным вариантам – четвертый и второй разрезы и выделяли аккумулятивную зону в балке (табл. 65).

Таблица 65. Содержание кадмия (мг/кг почвы) по слоям на водоразделах Глубина отбора, см Форма кадмия подвижная валовая 0-20 0,053 0, 20-40 0,046 0, 40-60 0,044 0, 60-80 0,045 0, 80-100 0,042 0, 100-120 0,038 0, 120-140 0,037 0, 140-160 0,037 0, 160-180 0,037 0, 180-200 0,029 0, По верхним слоям, где концентрируется основная масса гумуса, колебание кад мия во всех элементах рельефа было минимальным. С углублением разреза содержа ние кадмия в почвенных слоях на склонах и водоразделах характеризовалось боль шим сходством (табл. 66).

Таблица 66. Содержание кадмия в почвенных слоях на склонах, мг/кг почвы Глубина отбора, см Форма кадмия подвижная валовая 0-20 0,056 0, 20-40 0,049 0, 40-60 0,045 0, 60-80 0,040 0, 80-100 0,042 0, 100-120 0,038 0, 120-140 0,039 0, 140-160 0,035 0, 160-180 0,034 0, 180-200 0,029 0, Только в аккумулятивной зоне выделяется слой 40-60 см с высокой концентра цией кадмия (0,176 мг/кг). В верхнем слое (0–40 см) и глубже 80 см содержание это го элемента снижалось. В летний период по всем горизонтам содержание кадмия в почве аккумулятивной зоны было выше, чем в других разрезах. Осенью наблюдалось снижение концентраций валовой формы кадмия по всем слоям во всех разрезах по сравнению с летним периодом, включая и водораздел в слое 40–60 см.

В зимний период, по сравнению с осенним, отмечено снижение кадмия в поч венных слоях, что, очевидно, связано с усилением промывного режима. Средние по казатели содержания кадмия по всем системам оказались достаточно близкими с не которым его повышением в почве аккумулятивной системы, особенно в верхнем слое, куда этот элемент привносился с почвенными частицами из выше расположен ных элементов ландшафта, где его содержание было значительным (табл. 67).

Таблица 67. Содержание кадмия в почвенных слоях в балке, мг/кг Глубина отбора, см Форма кадмия подвижная валовая 0-20 0,058 0, 20-40 0,049 0, 40-60 0,052 0, 60-80 0,038 0, 80-100 0,038 0, 100-120 0,037 0, 120-140 0,024 0, Корреляционные связи между содержанием кадмия, глиной и гумусом почвы.

На наличие определенных положительных связей между некоторыми тяжелыми ме таллами и физической глиной указывают ряд авторов (Вайчис и др., 1998;

Муха и др., 1998). Результаты исследований Института показывают, что между содержанием глины и гумуса почвы и концентрацией кадмия в ней (особенно его валовой формой) эта зависимость прослеживается достаточно четко (табл. 68).

Таблица 68. Матрица корреляции между гумусом, физической глиной и содержани ем кадмия в верхнем слое почвы по элементам ландшафта.

Глина Гумус Cd_M Водораздел Глина Гумус 0, Cd_M 0,11 0, Cd_V 0,22 0,91 0, Склон Глина Гумус 0, Cd_M 0,55 0, Cd_V 0,50 0,92 0, Балка Глина Гумус 0, Cd_M 0,99 0, Cd_V 0,85 0,31 0, Общее Глина Гумус 0, Cd_M 0,54 0, Cd_V 0,52 0,79 0, Анализируя полученные Институтом экологии данные, можно подчеркнуть, что между содержанием гумуса и концентрацией валовой формы кадмия четко про сматривается высокая корреляционная связь (коэффициент корреляции 0,89). Зави симость между показателями физической глины и содержанием различных форм кадмия выражены менее четко. Тем не менее, корреляционная связь между валовым содержанием кадмия и глиной достаточно высокая (коэффициент корреляции варьи рует от 0,22 до 0,85 по валовому кадмию и от 0,11 до 0,89 - по подвижному кадмию).

Наиболее четкая зависимость между содержанием гумуса и концентрацией кадмия прослеживается в автономных системах агроландшафта и доходит до 0,94.

Менее выраженная связь гумуса с содержанием кадмия прослеживается в аккумуля тивной зоне (балка), что, очевидно, связано с сильным промывным режимом и вы мыванием в связи с этим мелкодисперсных частиц гумуса в соседние системы. Более устойчивая связь в аккумулятивной зоне прослеживается между содержанием кад мия (особенно его валовой формы) с глинистыми частицами. Во всех системах весь ма высокий коэффициент корреляции прослеживается между подвижными и вало выми формами кадмия.

Таким образом, корреляционные связи между разными формами кадмия и ос новными аккумулирующими структурами абиотического блока (глиной и гумусом) прослеживаются достаточно четко. Наиболее высокие показатели характеризуют ва ловый кадмий и гумус в аккумулятивной и транзитной системах и, наоборот, в акку мулятивной зоне более высокая связь просматривается между обеими формами кад мия и глиной.

В заключение анализа динамики валового кадмия по почвенным слоям, эле ментам рельефа и сезонам года можно отметить, что:

1. Валовые формы кадмия не являются абсолютно стабильными в течение го да, а меняются как по сезонам, так и по почвенным профилям;

в почвах разных эле ментов рельефа величина его показателей варьирует.

2. На динамику кадмия в почвенных слоях в разных элементах рельефа оказы вают как внешние факторы (деятельность человека через внесение удобрений и тех нику, трансграничный перенос, осадки), так и внутренние факторы (микрорельеф, активность микробиологических процессов, содержание гумуса).

3. Несмотря на колебание валового кадмия по слоям, разрезам и сезонам года, среднегодовое содержание этого элемента в пределах всего ландшафта поддержива ется на одном уровне.

4. Основная масса валового кадмия концентрируется в верхних слоях, где со держится больше всего гумуса, а с глубиной его доля в почвенных слоях снижается.

Кобальт (Co) - химический элемент VIII группы периодической системы Д.И.

Менделеева с порядковым номером 27 и атомной массой 58,9332;

тяжелый металл серебри стого цвета с розовым отливом;

в природе представлен одним устойчивым изотопом 59Со. В природных условиях этот металл тесно связан с геохимическими циклами железа и мар ганца и встречается в ионных формах Со2+ и Со3+, возможно образование комплексного аниона Со(ОН)з-. В кислой среде кобальт относительно подвижен, но не мигрирует в растворах из-за активной сорбции оксидами железа, марганца и глинистыми минерала ми. При низких значениях рН происходит взаимообмен ионов Со2+ и Мп2+, в результате чего образуется Со(ОН)2, осаждающийся на поверхности оксидов. С повышением кислотно сти сорбция кобальта оксидами марганца резко усиливается (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). Кобальт выщелачивается из почвы легко, его мало и в растениях. Хелаты кобальта и органики легкоподвижны и активно мигрируют в почве, а также весьма доступны для растений.

В природе кобальт распространен мало (0,0004 весовых %). Наибольшее его количество содержится в ультраосновных породах (100-220 мг/кг), а в кислых - на порядок ниже (1-15 мг/кг). В осадочных породах этот элемент связан с глинистыми минералами и органическим веществом (0,1-20 мг/кг), где входит в состав минера лов, в основном железа и меньше - мышьяка, серы и селена.

Содержание кобальта в почвенных растворах варьирует от 0,3 до 87 мкг/л. Ор ганическое вещество почв и содержание мелкодисперсных глинистых частиц в почве влияют на распределение кобальта по её горизонтам. Хорошо сорбируют кобальт монтмориллонит и глины.

Распределение кобальта по горизонтам почв варьирует по климатическим зо нам. Высокое его содержание в поверхностном слое характерно для аридных и семи аридных районов;

а низкое - в легких почвах с интенсивным промывным режимом.

Высокие концентрации этого элемента были отмечены в почвах Австралии (122 мг/кг) и Японии (116 мг), что связано, в первую очередь, с техногенным воздей ствием. Существенное содержание кобальта характерно для карбонатных почв (на пример, в Китае доходит до 70 мг/кг почвы, средние его уровни в поверхностном слое почв находятся в пределе от 1 до 40 мг/кг). Среднее содержание элемента для почв земного шара находится на уровне 8,5 мг/кг, для каштановых и бурых почв бывшего СССР - от 2,3 до 3,8, для черноземов - 0,5-50;

луговых почв - 11,7-15;

тор фяных и других органических почв – 0,6-45 при фоновом содержании кобальта в разных типах почв от 12 до 28 мг/кг почвы.

Кобальт является важным микроэлементом, необходимым для биологической фиксации молекулярного азота, и важнейшим компонентом витамина B12. При не достатке кобальта сходство с симптомами азотного голодания проявляется, прежде всего, у бобовых культур. При низком содержании кобальта в кормах у животных развивается анемия, снижается аппетит и их продуктивность.

Кобальт является биологически весьма активным элементом и всегда содер жится в организме животных и растений, при низком содержании в почвах наблюда ется его дефицит в растениях, что приводит к развитию малокровия у животных (лесная зона). Кобальт входит в состав витамина В12, активно влияет на поступление в растения азотистых веществ, на образование хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез белка и повышает содержание белкового азота в растениях.

Повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.

Степень токсичности кобальта низкая;

проявляется в отрицательном влиянии на содержание гемоглобина в крови, может инициировать гипергликемию и базедову болезнь. Основные источники поступления в окружающую среду - металлургия, гальванические технологии, рудные воды, сплавы, металлические покрытия;

пре дельно допустимая концентрация в воздухе - 0,5 мг/м3.

Содержание кобальта в речных незагрязненных и слабозагрязненных водах колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дмЗ, среднее содержание в морской воде составляет 0,5 мкг/дмЗ. ПДК в воде составляет 0,1 мг/дмЗ, ПДКвр 0,01 мг/дмЗ.

Содержание кобальта в почвах определяется составом и происхождением ма теринских пород и типом почвообразования. Кислые горные породы (граниты, гней сы, порфириты), в которых валовое содержание кобальта чаще всего не превышает мг/кг, наиболее бедны этим элементом. Богаче кобальтом основные вулканические образования, которые содержат его от 10 до 90 мг/кг породы.

Содержание кобальта в почвах бывшего СССР изменяется в направлении с се веро-запада на юго-восток и на восток к Уралу (Зырин, Титов, 1979). В черноземах Крыма содержание кобальта - 20-25 мг/кг, а почвы Ставропольского края выделяют ся его низким содержанием (1-5 мг/кг). Богаты кобальтом почвы горных ландшафтов Кавказа (до 25 мг/кг). Наиболее высокое содержание кобальта в каштановых и со лончаковых почвах. В районе кобальтовых месторождений на Кавказе выделяются почвы с избыточным содержание этого элемента (Зырина и др., 1974)..

Весьма неравномерно распределен кобальт и в почвах Краснодарского края.

По данным Е.В. Тонконоженко (1973), валовое содержание кобальта в почвах изме няется от 7 до 26 мг/кг и в среднем составляет 10,9 мг/кг. В соответствии с содержа нием валового кобальта в слое почвы 0-25 см выделено несколько групп. Низкое со держание кобальта (в среднем 5-10,5 мг/кг) в черноземах долинных и слабогумус ных, каштановых почвах, луговых и аллювиально-луговых суглинистых и перегной но-карбонатных почвах. В глинистых и тяжелоглинистых гумусных и среднегумус ных черноземах в среднем содержится 10,5-12 мг/кг. В группу со средним содержа нием кобальта 12-20 мг/кг в основном вошли почвы горной и предгорной зон, разви вающиеся на обогащенных кобальтом породах, - горно-лесные бурые, серые лесные почвы, перегнойно-карбонатные выщелоченные, черноземы слитые, лугово черноземные и луговые солонцеватые глинистые и тяжелосуглинистые почвы.

По Я.В. Пейве (1963), кобальт в почве находится в легкорастворимой и обменной формах в составе карбонатов органических веществ и глинистых минералов. Ю.А. Пота туева (1964) считает, что кобальт может находиться в четырех формах: 1) водорастворимой;

2) ионообменной;

3) кислоторастворимой и 4) необменной.

Хлорид и нитрат кобальта токсичны для растений (это наблюдается при поли ве сточными водами, содержащими эти химические вещества) в концентрации по 0, мг/ дм3, а сульфат - при 0,1 мг/ дм3. Кобальт оказывает вредное действие на помидо ры при поливе с водой в концентрациях 0,1-0,27 мг/ дм3, на лен - в концентрации мг/ дм3, на сахарную свеклу - 5,9 мг/ дм3. Концентрация 10,7 мг/ дм3 часто вызывает гибель растений. Сульфат кобальта в концентрации 2 мг/ дм3 задерживает рост рас тений. Кобальт кумулируется овощами при поливе сточными водами, содержащими этот элемент. Хлорид кобальта в концентрации 5-10 мг/ дм3 снижает БПК5 сточных вод, их аммонификацию и нитрификацию, а при концентрации 64 мг/ дм3 на 50% снижает БПК5 разведенных сточных вод.

Институтом экологии была проведена оценка содержания кобальта в почвах края. Содержание кобальта в почвах края по природно-хозяйственных зонам колеб лется весьма заметно, особенно это касается валовой формы (табл. 69). Самые высо кие уровни кобальта (в среднем 11,81 мг/кг почвы) характерны для зоны богарного земледелия при весьма значительных колебаниях его нижних и верхних порогов;

почвы зоны рисосеяния, виноградарства и рекреационной зоны отличаются самым низким содержанием этого элемента (от 7,3 до 8,4 мг/кг почвы). Наиболее высокими разрывами между нижними и верхними показателями выделяются почвы зоны рисо сеяния (от 0,6 до 13,8 мг/кг) и рекреационной зоны (от 0,7 до 18,5). Столь сущест венное варьирование пороговых уровней содержания валовой формы кобальта в зо нах рисосеяния можно связать, очевидно, с интенсивным промывным режимом (и за счет поливов, и за счет многочисленных осадков), благоприятствующим выносу лег кодисперсных органических или органоминеральных частиц, содержащих кобальт, в нижележащие по профилю системы (каналы, реки, моря).

Таблица 69. Содержание кобальта валового в почвах различных зон края, мг/кг Зона Среднее ариф- Минимум Максимум Коэффициент Объем вы метическое вариации борки 1 11,810 1,430 19,350 19 2 7,280 0,580 13,820 52 3 9,311 1,920 15,340 44 4 8,317 2,720 16,850 44 5 10,111 1,130 20,440 35 6 10,747 0,140 21,240 32 7 8,430 0,670 18,520 62 Научный и практический интерес представляют результаты обобщения дан ных НИИ экологии по содержанию валовой формы кобальта в почвах природно хозяйственных зон и геохимических ландшафтов (Приложение 1, табл. 25). Наи большей вариацией показателей валового кобальта характеризуются ландшафты зо ны рисосеяния (от 5,4 до 10,6 мг/кг почвы) и виноградарства (от 5,4 до 11,6 мг/кг), а также зоны предгорий (от 7,4 до 15,2 мг/кг). Из крупных зон большими колебаниями в содержании кобальта отличается горно-лесная зона (от 8,1 до 12,8 мг/кг). Чрезвы чайно большим сходством средних показателей валового кобальта выделяется зона богарного земледелия (от 10,1 до 15,4 мг/кг). Наиболее широкие диапазоны нижних и верхних порогов содержания валовой формы кобальта в верхнем слое почв свойст венны геологическим ландшафтам 1 Q (от 1,8 до 18,5 мг/кг), 5 Q (от 1,4 до 120, мг/кг почвы) и т.д.

Наибольшей выровненностью долевого участия кобальта в почвах выделяются ландшафты 12 Q, 4 N, 51 N, 6 Q в зоне богарного земледелия, а также ландшафты N (от 7,8 до 15,6 мг/кг), 52 N (от 10 до 20,4 мг/кг), 26 К (от 8,2 до 9,2 мг/кг), 60 J (от 11,2 до 15,3 мг/кг) в зонах предгорий и горно-лесной. В большинстве ландшафтов разрывы между порогами содержания кобальта весьма существенные. Такое поло жение можно объяснить значительным вмешательством человека в долевое участие кобальта в почвах различных ландшафтов через внесение этого элемента, прежде всего, в форме минеральных удобрений под различные сельскохозяйственные куль туры;

в горно-лесной зоне большие колебания связаны с весьма широким многооб разием геоморфологических систем, различающихся по интенсивности эрозии верх него слоя почв и смыву кобальта вместе с мелкодисперсной органикой.

Представляют также практический интерес материалы НИИ экологии по со держанию подвижной формы кобальта в верхнем слое почв различных природно хозяйственных зон и геохимических ландшафтов (Приложение 1, табл. 26).

Оценка содержания подвижного кобальта в почвах края показала, что уровень этой формы элемента широко варьирует как в пределах территории одного типа ландшафта, так и между ландшафтами одной природно-хозяйственной зоны. Наи большей стабильностью в содержании подвижного кобальта в почвах отличаются ландшафты плавневой зоны, в которых различия между средними величинами не превышают 0,1-0,2 мг/кг почвы. Сходство средних уровней подвижного кобальта в ландшафтах плавневой зоны объясняется стабильностью водного режима, активно стью биохимических процессов, происходящих в почве и т.д., что не характерно для других хозяйственно-природных зон, где эти процессы существенно варьируют в за висимости от рельефа, увлажнения, температуры и сезона года.

Данные по содержанию валовой формы кобальта в пределах административ ных районов и их геохимических ландшафтов важны в практическом плане (Прило жение 1, табл. 27). Самые бедные кобальтом почвы свойственны Абинскому и Крымскому районам, где уровень этого элемента в почве не превышает 9 мг/кг. Наи более богаты кобальтом почвы Каневского, Крыловского, Кореновского, Новопо кровского, Сочинского, Тимашевского, Тихорецкого, Кущевского и некоторых дру гих районов, где величины нижних порогов немного выше 10 мг/кг. По многим рай онам больших различий в содержании кобальта в почвах отдельных ландшафтов не отмечено. Следует подчеркнуть, что результаты, полученные Институтом в резуль тате общей съемки по всему краю в начале 21 века, в целом сопоставимы с анало гичными исследованиями профессора Е.В. Тонконоженко, выполненными примерно 35 лет назад. Весьма резко выделилась в наших исследованиях только одна точка в Белоглинском районе, где содержание кобальта составило 120,2 мг/кг, и этот фено мен, безусловно, нуждается в наблюдении и объяснении.

Поскольку валовая форма кобальта по ландшафтам отдельных районов харак теризуется большим сходством по содержанию, то неудивительно, что и показатели подвижной формы металла (Приложение 1, табл. 28) по ландшафтам в пределах от дельных территорий края разнятся также мало. Средние показатели элемента колеб лются от 0,2 до 1,5 мг/кг почвы, а для основной части ландшафтов обычно пределы 0,4-0,8 мг/кг. Максимальные показатели подвижного кобальта свойственны листо падным древесным сообществам в Сочинском районе – до 6,3 мг/кг и в пригороде Краснодара (7Q) – 6,6 мг/кг. В пределах аквальных ландшафтов почти всегда уро вень кобальта выше, чем в районе богарного земледелия.

Анализ средних показателей содержания валовой формы кобальта по геохи мическим ландшафтам края указывает на сравнительно небольшой разрыв между ними – от 6,4 (ландшафт 15 N) до 14,4 мг/кг почвы (ландшафт 56 J). Несколько по другому складывается соотношение нижних и верхних порогов содержания кобаль та, но в пределах одного ландшафта (Приложение 1, табл. 29). По некоторым ланд шафтам (например, 42 N) разница между крайними величинами составляет почти 15 кратное увеличение. Столь значительные расхождения в пределах отдельных ланд шафтов, разбросанных по различным территориям, обусловлены разнообразием их геоморфологии, степенью вмешательства человека в функционирование таких сис тем, количеством выпадающих осадков, степенью эрозионных процессов, нарушен ностью севооборотов и всего технологического процесса выращивания сельскохо зяйственных культур.

Оценка показателей содержания различных форм кобальта в верхнем слое почв при сплошной съемке (площадь агроландшафта составила 8000 га, количество отобранных образцов – свыше 300, схема отбора 500 х 500 м) большой территории летом 2001 года дала незначительную ошибку (0,003 по валовой форме и 0,07 – для подвижной) при относительно невысоких разрывах нижнего и верхнего порогов (1,02 и 5,07 – для подвижной формы и 8,85 и 19,42 – для валовой ) на фоне невысо ких коэффициентов вариации. Съемка охватила всю территорию ландшафта, которая почти на 95 % занята посевами сельхозкультур.

Поведение различных форм кобальта в отдельных частях ландшафта по поч венным слоям и по сезонам года изучалось нами в Ленинградском районе (х. Коржи) в 2000 и 2001 гг.: два разреза были размещено на плакорных участках на условных северной и южной границах водораздела сухой балки (автономные экосистемы), два других – по одному на южном и северном склонах (транзитные экосистемы) и один – в балочной части рельефа (аккумулятивная экосистема) и изучались по сезонам года.

Полученные для этих участков данные показывают, что как валовая, так и подвиж ная формы кобальта колеблются по элементам рельефа и еще сильнее – по почвен ным слоям (табл. 70). В весенний период самые высокие показатели подвижного ко бальта характерны для аккумулятивной системы (разрез № 3) в первых трех слоях (до глубины 0-60 см). Наибольшей концентрацией в остальных разрезах выделяется верхний корнеобитаемый слой. Начиная с четвертого или пятого слоя, содержание валовой формы снижается. В некоторых случаях на глубине 8-9 см (например, на южной границе ландшафта) отмечено существенное возрастание подвижной формы кобальта до 2,5-3,0 мг/кг почвы. Средние показатели кобальта по разрезам варьиру ют относительно мало – от 1,73 (первый разрез) до 2,88 (третий разрез).


Таблица 70. Содержание подвижной формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (весна 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 2,73 4,06 3,12 3,73 3, 20-40 2,42 1,77 3,57 2,27 2, 40-60 2,56 1,58 4,64 2,84 2, 60-80 2,17 4,14 2,05 2,63 3, 80-100 1,98 2,05 2,02 1,17 1, 100-120 2,05 1,47 - 2,02 1, 120-140 1,07 3,42 - 1,76 1, 140-160 1,14 0,85 - 0,94 3, 160-180 1,35 0,74 - 0,88 2, 180-200 0,87 0,75 - 0,91 1, Среднее 1,73 2,23 2,88 1,91 2, Летом в первых 2-3-х почвенных слоях в 1, 2, 4 и 5-м разрезах содержание ва ловой формы кобальта составляло свыше 2 мг/кг почвы, в третьем аккумулятивном разрезе высокое содержание подвижного кобальта доходило до 35 мг/кг почвы с по следующим снижением кобальта с глубиною почвенных слоев (табл.71). Основными причинами такого распределения подвижной формы кобальта по слоям следует на звать различия в увлажнении почвенных горизонтов, снижении выноса с урожаем в связи с созреванием многих культур и опадением листьев, ослаблением потребления элемента микроорганизмами в связи с сухостью почвы и т.д. Интересно отметить, что средние показатели подвижного кобальта снизились заметно по сравнению с ве сенним периодом, но самый высокий уровень концентрации этого элемента приуро чен к слоям аккумулятивной зоны (2,5 мг/кг почвы), а в остальных разрезах этот по казатель колеблется от 1,4 до 1,57 мг/кг.

Таблица 71. Содержание подвижной формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (лето 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 2,92 2,72 2,64 2,64 7, 20-40 2,85 2,53 2,35 2,88 2, 40-60 1,86 1,97 7,93 1,97 7, 60-80 1,82 1,26 3,14 1,32 1, 80-100 1,46 1,18 3,48 1,47 1, 100-120 1,25 1,05 1,52 1,06 0, 120-140 1,12 1,14 1,46 0,92 0, 140-160 0,74 0,93 - 0,95 0, 160-180 0,85 0,85 - 0,65 1, 180-200 0,82 0,94 - 0,74 0, Среднее 1,57 1,45 2,50 1,40 1, Осенью почти во всех разрезах в верхних трех-четырех почвенных слоях со держание кобальта было достаточно высокое;

в аккумулятивной системе количество кобальта снижалось в первых пяти слоях, что, очевидно, связано с активной вегета цией тростника обыкновенного, накапливающего большую надземную массу с вы носом, безусловно, многих микроэлементов, включая и кобальт (табл. 72).

Таблица 72. Содержание подвижной формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (осень 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 2,96 3,17 2,04 2,47 2, 20-40 3,22 1,48 2,14 2,26 2, 40-60 3,05 1,35 2,26 1,86 1, 60-80 2,08 1,28 2,07 1,74 1, 80-100 1,94 1,07 2,13 2,35 0, 100-120 1,46 1,52 2,45 1,12 0, 120-140 1,42 0,96 2,07 1,05 0, 140-160 1,17 0,87 - 1,42 0, 160-180 1,05 0,84 - 1,64 0, 180-200 1,14 0,66 - 0,65 0, Среднее 1,95 1,32 2,17 1,67 1, Снижение количества кобальта, особенно в нижних слоях 5-го разреза, связа но с тем, что эта площадь была занята сахарной свеклой, которая интенсивно ис пользует подвижные формы кобальта, особенно в нижних горизонтах. По средним показателям содержание кобальта высокое во всех слоях в третьем аккумулятивном ландшафте (от 1,95 до 2,73 мг/кг почвы).

В разрезе северного склона, начиная со второго слоя, содержание кобальта снижается весьма заметно – от 2,47 до 0,65 мг/кг почвы (табл. 73). По всей видимо сти, сильные осенние дожди, способствовавшие плоскостной эрозии и смыву мелко дисперсных частиц в понижения, а также снижение перехода валовых форм кобальта в подвижные, в связи со снижением температуры почвы и резким ослаблением ин тенсивности микробиологических процессов, обусловили наименьшие показатели подвижного кобальта по почвенным слоям.

Таблица 73. Содержание подвижной формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (зима 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 3 0-20 2,73 2, 20-40 2,15 1, 40-60 2,27 1, 60-80 2,14 1, 80-100 1,95 1, 100-120 2,17 0, 120-140 - 0, 140-160 - 0, 160-180 - 0, 180-200 - 0, Среднее 2,24 1, Анализ средних величин подвижного кобальта по сезонам, слоям и разрезам в целом подтверждает характер поведения этого элемента от весны (2,05) до зимы (1,43 мг/кг) (табл. 74). Накопление кобальта к весне связано с активизацией микро биологических процессов и минерализацией органики, усилением биохимических процессов в связи с повышением температуры и переводом части валовой формы в подвижную, а также в связи с внесением этого элемента с удобрениями.

Таблица 74. Среднее содержание подвижной формы кобальта по разрезам, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима 0-20 3,48 2,56 2,71 2, 20-40 2,24 2,53 2,24 2, 40-60 2,67 2,22 2,07 1, 60-80 2,85 1,81 1,64 1, 80-100 1,75 1,77 1,68 1, 100-120 1,70 1,14 1,50 1, 120-140 1,83 1,12 1,27 0, 140-160 1,49 0,89 1,05 0, 160-180 1,37 0,87 1,02 0, 180-200 1,08 0,83 0,73 0, Среднее 2,05 1,57 1,59 1, Институтом (2004, 200 гг.) изучалось распределение валовой формы кобальта по почвенным слоям, по периодам года и по элементам рельефа. Весной содержание кобальта заметно колеблется по элементам рельефа и почвенным слоям (табл. 75), но не столь заметно, как его подвижная форма. Общим для всех элементов рельефа яв ляется высокое содержание валовой формы в верхнем слое почвы (колебания по раз резам находятся в границах 11,92–12,82 мг/кг почвы).

Таблица 75. Содержание валовой формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (весна 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 11,92 12,82 12,36 11,92 12, 20-40 11,44 12,33 12,05 11,06 11, 40-60 10,82 11,80 16,85 11,85 11, 60-80 11,07 12,24 12,17 11,24 10, 80-100 10,58 11,73 11,67 10,75 10, 100-120 10,37 11,45 - 10,27 10, 120-140 10,82 11,17 - 10,05 10, 140-160 11,35 11,04 - 9,57 10, 160-180 9,56 10,62 - 9,36 10, 180-200 8,92 - - 9,42 9, Среднее 10,68 11,69 13,02 10,55 10, Высокое содержание валовой формы кобальта свойственно практически всем почвенным слоям и по всем разрезам. Выделяется пятый слой аккумулятивного ландшафта (содержание валового кобальта составляет 16,85 мг/кг почвы) с резким снижением уровня кобальта до 11,0 мг/кг в нижележащих горизонтах. Средние пока затели содержания валового кобальта по плакорным участкам и склонам колеблются в пределах 10,55-11,69 мг/кг почвы. Выделяется третий разрез в аккумулятивной экосистеме со средним значением кобальта 13,02 мг/кг почвы.

В летний период по сравнению с весной уровень валовой формы кобальта в целом по всем разрезам был повышен (табл. 76). Самые высокие показатели кобаль та свойственны верхним двум–трем слоям, а в нижележащих слоях отмечается его слабое снижение. Самым выровненным содержанием валовой формы кобальта по слоям отличается третий разрез, расположенный в аккумулятивной зоне, где колеба ние от нижнего (12,18) до верхнего порогов (13,65 мг/кг почвы) не превышает 1, мг/кг. Столь равномерное содержание кобальта по слоям в разрезах всего ландшафта объясняется, очевидно, снижением эрозии в связи с тем, что вся территория занята посевами культур сплошного сева, снижением инфильтрации на посевах такого рода, падением инфильтрации и снижением выноса и сноса кобальта из-за сухой погоды в летний период, и, таким образом, сохранением его уровня по слоям. Средние показа тели по разрезам повысились во всех вариантах, кроме аккумулятивной зоны, где содержание кобальта остается на уровне весны (13,07 мг/кг). В остальных разрезах его доля колебалась от 11,41 до 12,27 мг/кг.

Таблица 76. Содержание валовой формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (лето 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 13,14 13,48 13,58 12,05 11, 20-40 11,76 13,64 12,74 12,27 12, 40-60 12,17 13,26 13,65 12,08 12, 60-80 11,84 12,65 12,82 12,16 12, 80-100 11,46 14,73 13,34 12,47 11, 100-120 10,82 13,18 12,18 11,82 12, 120-140 /0,64 12,27 13,15 12,63 12, 140-160 10,37 10,45 - 10,04 10, 160-180 11,45 9,84 - 11,24 11, 180-200 10,42 9,22 - 10,12 10, Среднее 11,41 12,27 13,07 11,69 11, Осенью содержание валового кобальта снизилось во всех разрезах, включая и аккумулятивную зону (табл. 77). Обращает на себя внимание тот факт, что снизилось содержание подвижной и валовой форм, что можно объяснить активизацией биохи мических и биологических (микробиологических) процессов, которые способствова ли переводу части валовой формы в подвижную и использованию последней сель хозкультурами. Средние показатели содержания валового кобальта по разрезам за метно выравнялись осенью и колебались от 10,17 до 11,58 мг/кг почвы.

Таблица 77. Содержание валовой формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (осень 2001 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора, см 1 2 3 4 0-20 12,85 13,06 12,08 12,83 12, 20-40 11,82 11,84 12,27 12,35 12, 40-60 11,26 11,37 12,06 11,84 12, 60-80 11,74 9,62 11,85 11,28 10, 80-100 11,25 9,65 11,27 11,82 10, 100-120 10,37 10,05 11,06 11,26 10, 120-140 10,52 9,42 10,45 11,06 10, 140-160 9,62 9,08 - 10,17 9, 160-180 9,45 9,27 - 10,84 9, 180-200 10,07 8,34 - 9,75 9, Среднее 10,89 10,17 11,58 11,32 10, В зимний период содержание кобальта по слоям почвы характеризуется вы равненностью по разрезам (табл. 78). Некоторое снижение валового кобальта отме чено в третьем (аккумулятивная зона) и в четвертом разрезах (северный склон), где содержание кобальта осталось на уровне осени.

Таблица 78. Содержание валовой формы кобальта (мг/кг) по почвенным слоям (зима 2002 г.) Почвенные разрезы Глубина отбора 3 0-20 11,38 12, 20-40 11,06 12, 40-60 11,35 11, 60-80 10,86 11, 80-100 10,93 11, 100-120 10,72 10, 120-140 - 10, 140-160 - 10, 160-180 - 10, 180-200 - 10, Среднее 11,05 11, Средние показатели содержания валового кобальта по почвенным слоям и се зонам года выделяются определенной специфичностью (табл. 79). Наиболее высокий средний уровень по всем почвенным слоям и разрезам характерен летнему периоду (11,87 мг/кг почвы), несколько снижается во все другие сезоны года : весной – 11,0;


осенью – 10,85 и зимой - 11,1 мг/кг почвы.

Таблица 79. Среднее содержание валовой формы кобальта по разрезам, мг/кг Глубина отбора, Весна Лето Осень Зима см 0-20 12,27 12,82 12,74 11, 20-40 11,67 12,53 12,11 11, 40-60 12,51 12,77 11,72 11, 60-80 11,45 12,35 11,03 11, 80-100 10,98 12,61 10,94 11, 100-120 10,59 12,03 10,70 10, 120-140 10,53 12,02 10,44 10, 140-160 10,72 10,31 9,61 10, 160-180 9,95 11,07 9,77 10, 180-200 9,30 10,17 9,45 10, Среднее 11,00 11,87 10,85 11, Данные по содержанию подвижной и валовой форм кобальта в почвенных слоях в значительной степени определяются особенностями рельефа местности: со держание обеих форм кобальта в слоях северного склона несколько выше, чем на южном склоне;

самые высокие уровни содержания кобальта характерны для аккуму лятивной системы. Вполне определенно проявляются различия в содержании от дельных форм кобальта по сезонам года: наиболее высокий уровень подвижной формы определяется весной, а валовой – летом. Содержание форм кобальта снижа ется также с глубиною почвенного разреза по слоям;

наибольшее содержание эле мента характерно для верхнего слоя почвы. Анализы почвенных образцов, взятых в поймах рек Бейсуг, Кирпили, Понура и Меклета подтверждают результаты исследо ваний по водосборной площади сухой балки - временного притока реки Средняя Челбаска. Иными словами, обобщение характера распределения различных форм ко бальта может служить основой для выработки рекомендаций по разработке системы удобрений с включением кобальта.

Представляет практический интерес содержание подвижной и валовой форм кобальта в различных частях агроландшафта (табл. 80). Обработан весьма значи тельный материал по почвам агроландшафта (около 400 проб), лесополос (свыше образцов), а также природных экосистем (4 образца). Содержание валовой формы во всех составляющих агроландшафта не отличается большими разрывами по блокам от 11,0 в природной зоне до 11, 25 в агрозоне и 11,68 мг/кг в лесополосах (Приложе ние 2, рис. 4). Еще меньше разрывы между средними показателями содержания под вижной формы кобальта во всех трех зонах: минимум (2,87) в агрозоне при пяти кратном разрыве между крайними порогами и максимум (3,20 мг/кг) в природной зоне и лесополосах при двукратном разрыве между их крайними величинами. Полу ченные данные позволяют предположить, что основным источником кобальта на территории степной зоны являются подстилающие породы.

Таблица 80. Содержание кобальта в почве по результатам сплошной съемки в колхо зе «Заветы Ильича» Ленинградского района, мг/кг Подвижная форма Валовая форма При- При Показатель Агро- Лесо- Агро- Лесо родная родная зона полосы зона полосы зона зона Среднее 2,87 3,20 3,20 11,25 11,00 11, Стандартная ошибка 0,03 0,34 0,09 0,06 0,65 0, Стандартное отклонение 0,59 0,67 0,52 1,17 1,12 1, Минимум 0,93 2,73 2,24 7,64 9,92 9, Максимум 5,07 4,15 4,07 19,42 12,16 17, Объем выборки 377 4 33 377 4 Коэффициент вариации 20,58 21,02 16,25 10,43 10,20 11, Содержание кобальта в кормах. Роль кобальта в растениях весьма сущест венна в связи с участием этого элемента в образовании витамина В12 и его участии в других биохимических процессах, в том числе и у животных. Оценка содержания кобальта в различных кормах проведена нами на базе колхоза «Заветы Ильича» Ле нинградского района в 2002-2005 гг. (табл. 81).

Таблица 81. Содержание кобальта в различных типах кормов, мг/кг корма (2002-2005 гг.) Показатель Зеленый корм Сено Комбикорм Среднее значение 0,19 0,16 0, Стандартная ошибка 0,03 0,06 0, Стандартное отклонение 0,13 0,24 0, Минимум 0,05 0,01 0, Максимум 0,65 0,86 1, Образцов 20 18 Наибольшим содержанием кобальта выделяется комбикорм (в отдельных об разцах доля кобальта доходит до 1,6 мг/кг, а минимум – 0,04 мг/кг), существенно меньше кобальта в зеленой массе (0,19 мг/кг при пороговых значениях от 0,05 до 0,65 мг/кг) и еще меньше в сене (0,16 мг/кг при минимальных и максимальных зна чениях от 0,01 до 0,86 мг/кг). Сравнительно высокое содержание кобальта в комби корме связано, очевидно, с наличием в них значительного количества зерна и бобо вых, семена которых весьма богаты этим элементом. Низкое содержание кобальта в зеленом корме и особенно в сене связано с их низким качеством и несовершенным технологическим процессом их заготовки.

Кобальт в молочных продуктах накапливается в очень малых количествах: в цельном молоке его доля составляет 0,0023, а в сыворотке молока – 0,004 мг/кг при весьма широком варьировании нижних и верхних показателей.

Навоз крупного рогатого скота содержит значительные количества кобальта – от 0,22 до 1,82 мг/кг при среднем показателе по 40 образцам 0,7 мг/кг массы. Срав нительно высокий выход кобальта с экскрементами указывает на весьма низкий уро вень поглощения этого элемента животными в процессе пищеварения.

Содержание кобальта в водах, донных отложениях и прибрежных почвах.

Для оценки экологического состояния пойм степных рек Кубани (Кирпили, Понура, Кочеты, Средняя Челбаска, Бейсуг, Левый Бейсужек, Правый Бейсужек, Ея, Кава лерка, Сосыка, Куго-Ея, Челбас) в 2004 и 2005 гг. Институтом было проведено ком плексное обследование пойменных почв, донных отложений и водной среды. Про грамма работ включала, как один из важных показателей состояние ландшафтов, а также изучение характера накопления кобальта в отдельных блоках экосистем.

Наибольшее количество кобальта содержалось в почвах, образовавшихся на основных породах и глинистых отложениях. Распределение кобальта по горизонтам почв зависит от климатических зон и почвообразующих процессов. Нормальное со держание этого элемента в поверхностном слое почв обычно изменяется от 1 до мг/кг с более плотным распределением в пределах 3-15 мг. Общую загрязненность почвы кобальтом характеризует валовое его содержание, которое определялось ме тодом рентгенофлюоресцентного анализа в порошковых пробах почв на спектромет ре «Спектроскан Макс-G».

Средние валовые концентрации кобальта в пойменных почвах исследуемых рек варьировали в диапазоне от 29,51 до 41,00 мг/кг (рис. 5). Предельно допустимая концентрация для общего содержания кобальта в почве не разработана. Аномальных участков по данному показателю практически не выявлено, за исключением реки Бейсуг, где содержание валового кобальта на отдельном участке зафиксировано на уровне 100 мг/кг. Коэффициент вариации не превышает 46 % и в среднем находится на уровне 25 %.

концентрация, мг/кг вал. форма Кирпили Понура Кочеты Бейсуг Лев. Правый Ея Кавалерка Сосыка Куго-Ея Челбас Ср.

Бейсужек Бейсужек Челбаска подв. форма Рис. 5. Содержание кобальта в пойменных почвах степных рек Кубани Учитывая большую сельскохозяйственную значимость исследуемых террито рий, важнейшим показателем, характеризующим санитарно-гигиеническую обста новку и определяющим необходимость проведения мелиоративных мероприятий, является содержание подвижной формы кобальта, которое определялось атомно абсорбционным методом с использованием спектрометра «Квант-2А» с пламенной атомизацией пробы. Для полноценного развития растений необходимо, чтобы кон центрация подвижной формы кобальта в почвах была не ниже 1,7-2,5 мг/кг.

Средние концентрации и максимально зафиксированные значения подвижных форм кобальта не превышают установленные нормативы ПДК (5 мг/кг) ни по одной из рек. Минимальные концентрации подвижных форм кобальта, близкие к предель но допустимым, отмечены в водах реки Кирпили (0,86 ПДК), Средняя Челбаска (0,96 ПДК), а также в реках Правый Бейсужек и Сосыка (0,9 ПДК).

По результатам проведенных анализов усредненные концентрации подвижно го кобальта по всем исследуемым рекам составили не более 70 % от установленных нормативов ПДК (2,39-3,37 мг/кг). Однако в отдельных зонах наблюдаются пони женные значения данного показателя (менее 1,5 мг/кг), что обусловлено развитием деградационных процессов в пойме реки в результате интенсивного сельскохозяйст венного использования территории.

Анализ донных отложений на содержание в них валовых и подвижных форм кобальта проводился во всех исследуемых реках аналогично почвенным образцам.

Нормативы предельно допустимых концентраций по содержанию тяжёлых металлов в донных отложениях не разработаны, поэтому сравнение велось с нормативами ПДК, установленными для почв. Концентрации валовых форм кобальта колеблются в довольно узком диапазоне от 26,5 до 36,9 мг/кг (рис. 6).

Концентрация, мг/кг а ас Ея а а я и а уг ек ты ек ск ур -Е ил ык рк лб йс уж уж ба че го ле он ос рп Бе Че йс йс ел Ко Ку С П ва Ки Бе Бе Ч Ка р.

й в ал. форма в.

С вы Ле ра подв. форма П Рис. 6. Содержание кобальта в донных отложениях степных рек Кубани Анализ содержания подвижных форм кобальта в донных отложениях рек Ку бани показал, что в среднем концентрации элемента находятся в пределах установ ленных нормативов. Из общей картины выделяются по данному показателю реки Кочеты, Левый и Правый Бейсужек, где выявленные концентрации находятся на уровне ПДК.

По максимальным показателям отмечается устойчивое превышение ПДК под вижной формы кобальта (до 40 %) в донных отложениях большинства исследован ных рек, за исключением Кирпили, Челбас и Средняя Челбаска. Сравнительный ана лиз содержания кобальта в почвах и донных отложениях показал высокую прямую зависимость между данными показателями.

В природные воды соединения кобальта попадают в результате выщелачива ния их из почв, при разложении организмов и растений, а также со сточными вода ми. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его концентрация колеб лется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм3 (рис. 7).

0, концентрация, мг/л 0, 0, 0, 0, 0, а ие ас та лы Ея а а я и а уг ек ты ек ск ур ил -Е ык рк ен лб ле йс уж уж ба ла че го ле он ос рп Бе ач Че ек йс йс ел Ко Ка Ку С П ва Ки зн М Бе Бе Ч Ка ее р.

й в.

С вы раствор. форма дн Ле ра ре ПДКрх С П Рис. 7. Содержание кобальта в воде степных рек Кубани Для оценки степени загрязненности воды результаты лабораторных анализов сравнивают с существующими ПДК, разработанными для водоемов хозяйственно бытового и рыбохозяйственного использования. Данные нормативы для растворен ной формы кобальта составляют соответственно 0,1 и 0,01 мг/дм3. Содержание ко бальта в водах степных рек Кубани не превышает установленных ПДК как для сред них, так и для максимальных показателей.

Аномальная ситуация выявлена в среднем течении реки Средняя Челбаска, где уровень концентрации кобальта составил 0,06 мг/ дм3 (6 ПДКрх). Данное превыше ние было зафиксировано в единичной пробе, что говорит о локальном загрязнении, источник которого остался не выясненным. В целом же по реке содержание элемен та-загрязнителя варьирует в широких пределах при коэффициенте вариации 287 %, что указывает на наличие артефакта (резко выделяющегося значения) в выборке.

Усредненные концентрации растворенной формы кобальта в водах степных рек Кубани составляют около 15% от ПДК для водоемов рыбохозяйственного назна чения (более строгий норматив), что позволяет отнести воды исследуемых рек к чис тым по данному элементу.

Таким образом, комплексный анализ основных природных сред степных рек Кубани позволяет в целом говорить об удовлетворительной ситуации в отношении контролируемого показателя.

Никель (Ni) - для ряда животных жизненно важный элемент, а в некоторых со единениях является ядовитым, вызывающим аллергию (сплавы никеля в ювелирных украшениях), другие соединения считаются канцерогенными. Используется при из готовлении кухонной посуды, столовых приборов, монет, аккумуляторов и т.д. Рас пределение никеля в почвенном профиле определяется содержанием органического вещества, аморфных оксидов и количеством глинистых фракций. Как микроэлемент никель участвует в некоторых биохимических процессах: синтез белков, кроветво рение. Живые организмы весьма требовательны к определенной концентрации мик роэлемента в среде. Недостаток или избыток микроэлементов в почвах одинаково вредно сказывается на развитии организмов, вызывая эндемические заболевания растений, животных и человека.

В природе никель встречается преимущественно в соединениях с мышьяком или серой в виде арсенидов и сульфидов, часто замещает железо в железомагниевых со единениях, а также ассоциируется с карбонатами, фосфатами и силикатами. Двухва лентный ион никеля в водных растворах может мигрировать по профилю на значи тельные расстояния. С оксидами марганца и железа связано 15-30 % общего количе ства никеля в почве. Из литературных данных также известно, что наиболее доступ ны растениям окислы железа и марганца, а вместе с ними и никеля (Овчаренко, 1997).

Общую загрязненность почвы никелем характеризует валовое его содержание, которое определяется методом рентгенофлюоресцентного анализа в порошковых пробах почв на спектрометре «Спектроскан Макс». Доступность элементов для рас тений определяется их подвижными формами, содержание которых определялось атомно-абсорбционным методом с использованием спектрометра «Квант-2А» с пла менной атомизацией пробы.

На содержание никеля в почве определенное влияние оказывают промышлен ные выбросы. В зоне влияния Белореченского химзавода содержание валового нике ля колеблется в пределах 44,6-65,7 мг/кг почвы, что в большинстве случаев сущест венно превышает ПДК. Уровень подвижной формы никеля варьирует от 2,8 до 9, мг/кг. Основная масса отобранных образцов почвы содержит подвижного никеля в раза и больше ПДК. Такое положение можно объяснить поступлением никеля в верхний слой почвы в качестве сопутствующего элемента с фосфорными удобре ниями, вносимыми под сельскохозяйственные культуры, или же с техногенными вы бросами и их оседанием с пылеватыми частицами на поверхность растений, почвы, водной среды.

Среднее содержание валовой формы никеля в верхнем слое почв по природно хозяйственным зонам колеблется сравнительно мало (табл. 82).

Таблица 82. Содержание валовой формы никеля в верхнем слое почв по зонам края, мг/кг Зона Среднее Минимум Максимум Коэффициент арифметическое вариации 1 51.405 4.360 78.220 2 33,711 7,180 53,690 3 49,349 18,750 66,110 4 42,464 11,620 71,270 5 33.375 14.840 47,340 6 45,359 26,340 78,320 7 37,105 5.870 54,840 Наибольшее количество валовой формы никеля содержится в почвах зоны бо гарного земледелия (51,4), а также в почвах плавневой (49,3), горно-лесной (45,4) и зоны виноградарства (42,5 мг/кг почвы). Относительно повышенное содержание ни келя в почвах зоны виноградарства и богарного земледелия, по всей видимости, свя зано с поступлением этого элемента как сопутствующего при внесении фосфорных удобрений. Сравнительно высокое содержание этого металла в плавневой и горно лесной зонах объясняется, очевидно, незначительным выносом его с биомассой дре весно-кустарниковыми сообществами, опад которых практически весь концентриру ется на месте, и круговорот элементов скорее имеет локальный характер: почва донные отложения-растительность-опад-почва. Пониженные показатели никеля в зоне рисосеяния, в предгорной и рекреационной зонах можно объяснить весьма ин тенсивным промывным режимом, выщелачиванием этого металла и его выносом в водные системы.

Наибольшим разрывом минимальных и максимальных показателей содержания никеля характеризуется зона богарного земледелия (4,4 и 78,2 мг/кг почвы соответ ственно), что можно объяснить неравномерным внесением фосфорных удобрений и других соединений с участием никеля. Таким же образом можно объяснить расхож дение крайних величин в зоне рисосеяния и в рекреационной зоне. В плавневой, гор но-лесной и предгорной зонах, по всей видимости, имеет место пополнение никеля в верхнем слое почвы за счет его выноса корневыми системами растений. Никель счи тается одним из элементов, в котором растения нуждаются мало, и доля его валовых и подвижных форм в почвах относительно высокая.

Анализируя средние показатели по ландшафтам и зонам, можно заключить, что в целом их вариация по краю относительно небольшая (Приложение 1, табл. 30).

Значительные разрывы между нижними и верхними величинами содержания никеля скорее являются исключением, чем правилом. В качестве такого исключения следует привести колебания никеля в ландшафте 3 Q (от 4,4 до 87,6 мг/кг почвы) - техноген ный полеводческий с севооборотом однолетних культур немелиорируемый гидро карбонатно-кальциевый равнинный транэлювиальный на терригенных элювиально делювиальных отложениях четвертичного возраста. В большинстве других случаев максимальная разница между крайними значениями содержания валового никеля в ландшафтах редко превышает двукратную величину. Сравнительный анализ содер жания валового никеля в верхнем слое почвы геохимических ландшафтов в пределах отдельных районов показывает, что содержание этого металла относительно невысо кое и характеризуется равномерностью размещения по ландшафтным системам (Приложение 1, табл. 31). Содержание валовой формы никеля в основном находится в пределах 30-60 мг/кг почвы.

По содержанию подвижного никеля в верхнем слое почвы геохимических ландшафтов в рамках отдельных административных районов (Приложение 1, табл.

32) выделяются самыми высокими показателями почвы в Ленинградском районе (от 5 до 6,2 мг/кг почвы). Сравнительно высокий уровень этого элемента характерен и для некоторых ландшафтов Абинского и Красноармейского районов. Можно допус тить, что формирование отдельных ландшафтов приурочено к определенных специ фическим подстилающим породам, в составе которых доля никелевых соединений весьма заметная. Самыми богатыми подвижным никелем являются почвы ландшаф та 13 Q в Абинском районе (техногенный полеводческий с севооборотом однолетних культур мелиорируемый гидрокарбонатно-кальциевый равнинный супераквальный сформировавшийся на терригенных аллювиально-морских отложениях четвертично го возраста). Содержание никеля в почвах этого ландшафта составляет 7,04 при крайних показателях 5,13 и 12,34 мг/кг почвы. По всей видимости, терригенные ал лювиальные морские отложения четвертичного возраста оказались достаточно бога тыми никелем, который выносится растениями на поверхность почвы и консервиру ется в них, постоянно поддерживая высокий уровень этого элемента в почвенных слоях.

Обращает на себя внимание относительно высокое содержание подвижного ни келя в почвах геохимических ландшафтов Сочинского района, где его средние вели чины доходят до уровня ПДК, хотя во всех ландшафтах его минимальные значения значительно ниже ПДК. Невысокие показатели содержания никеля характерны для ландшафтов Темрюкского, Кущевского и некоторых других районов. В зоне богар ного земледелия выделяются агроландшафты Ленинградского района, в верхнем слое почв которых содержится подвижного никеля от 5 до 6,2 мг/кг почвы: нижние уровни поднимаются до ПДК, а местами и выше, все показатели существенно пре вышают ПДК. Вполне возможно, что подстилающие породы ландшафтов данного района достаточно богаты этим элементом, с одной стороны, а с другой, длительное внесение значительных количеств органических и фосфорных удобрений также спо собствовало его накоплению в гумусовом горизонте.

Обращает на себя внимание тот факт, что окружающие Ленинградский район территории также отличаются сравнительно высоким содержанием никеля в верхнем слое почв. В связи с этим представляет интерес изучить возможный вариант связи между содержанием этого элемента в почве, в урожае растений, в продукции живот новодства и здоровьем населения, особенно старшего и молодого возрастов (табл.

83).

Таблица 83. Содержание никеля в почве (мг/кг) по результатам сплошной съемки в колхозе «Заветы Ильича» Ленинградского района, 2001 г.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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