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 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 13 |

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

-- [ Страница 7 ] --

Подвижная форма Валовая форма При- При Агро- родная Лесо- Агро- родная Лесо Показатель зона зона полосы зона зона полосы Среднее значение 5,80 6,75 5,67 49,83 53,22 51, Стандартная ошибка 0,54 0,79 0,12 0,34 2,50 0, Стандартное отклонение 10,33 1,37 0,68 6,65 4,33 2, Минимум 1,44 5,18 4,42 21,64 48,26 45, Максимум 203,48 7,72 7,04 153,67 56,24 57, Объем выборки 371 3 31 372 3 Коэффициент вариации 178,21 20,33 12,03 13,35 8,14 5, Практически во всех природно-хозяйственных зонах края и во многих его ландшафтах выявлены территории с повышенным содержанием подвижного никеля (Приложение 1, табл. 33). Достаточно высоким содержанием этого элемента харак теризуются почвы богарной, плавневой, предгорной зон и зоны виноградарства. Са мой высокой концентрацией подвижного никеля отличаются почвы геохимического ландшафта 13 Q (техногенный полеводческий с севооборотом однолетних культур мелиорируемый гидрокарбонатно-кальциево-натриевый равнинный супераквальный на терригенных аллювиально-морских отложениях четвертичного возраста), где она достигает максимального уровня - 12,34 мг/кг почвы. Достаточно четко просматри вается следующая закономерность в разрывах между минимальными и максималь ными показателями в содержании подвижного никеля - даже при весьма значитель ных выборках они не превышают двукратной величины.

Завершая анализ распределения подвижной и валовой форм никеля в почвах Кубани, следует обратить внимание на необходимость разработки программы по изучению влияния этого элемента на состояние здоровья населения при его высокой и низкой концентрациях в связи с особенностями геоморфологии, геохимии и грану лометрического состава почв отдельных районов края и определить целесообраз ность его разностороннего изучения с учетом возможного влияния на состав и каче ство сельскохозяйственной продукции.

Содержание никеля в водных ландшафтах степной зоны. Содержание валовой формы никеля в пойменных почвах и донных отложениях исследуемых рек степной зоны края не превышает ПДК (85 мг/кг почвы) как для средних, так и для макси мально зарегистрированных значений (рис. 8). В целом же, средние концентрации данного элемента не превышают 70 % от установленного норматива. Самые высокие концентрации валового никеля характерны пойменным почвам рек Понура, Правый Бейсужек, Кавалерка, Сосыка, Средняя Челбаска – от 55 до 60 мг/кг.

Средние и максимальные концентрации подвижных форм никеля стабильно превышают установленные нормативы ПДК до 2,5 раза в пойменных почвах всех рек зоны богарного земледелия.

Донные отложения исследуемых рек косвенно отражают степень загрязнения пойменных почв, а также всего бассейна. Подвижные формы никеля в речном иле стабильно превышают предельно допустимые концентрации (рис. 9). Исключение составляют реки Кирпили и Челбас, где концентрация данного элемента находится на уровне установленных нормативов. В донных отложениях реки Правый Бейсужек содержание никеля несколько выше по сравнению с другими бассейнами и в сред нем составляет 2,2 ПДК.

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 вал Ко Ку С П ва Ки Бе Бе Ч Ка подв р.

й в.

С вы ПДК подв Ле ра ПДК в ал П Рис. 8. Содержание никеля в пойменных почвах рек степной зоны концентрация, мг/кг ка я с я ты а ек и к г ка е а су ба -Е Е ур же ил рк ни ы уж че с ей го ел он ос ле ба рп су е йс Ко Ку ач Б в ал С П ей Ч ва ел Ки Бе зн Ка Ч.Б е й р.

ев ы е С дн в Л подв ра ре П С Рис. 9. Содержание никеля в донных отложениях степных рек Поскольку основная часть почвенных проб была отобрана в районах интенсив ного сельскохозяйственного производства, то повышенные уровни подвижных форм никеля в исследуемых районах, скорее всего, связаны с внесением в почву различ ных минеральных удобрений (прежде всего фосфорных), а также препаратов для борьбы с болезнями некоторых культур. Такая же тенденция выявлена для валовой формы никеля. Обращает на себя внимание достаточно высокий фоновый уровень этого элемента, характерный для почв Краснодарского края.

Донные отложения степных рек выделяются высоким содержанием валовой формы никеля – от 41 до 53 мг/кг. Относительно мало содержится никеля в илах рек Кирпили и Ея, но достаточно много в илах рек Кочеты, Левый и Правый Бейсужек, Куго-Ея, что, безусловно, связано с уровнем обеспеченности этим элементом всего почвенного покрова степной зоны края.

Анализ проб воды, отобранных в исследуемых реках, показал в целом невысо кий уровень их загрязнения растворенными формами никеля. Предельно допустимая концентрация для водных объектов хозяйственно-бытового назначения (ПДК 2 равна 0,1 мг/ дм3) ни в одной пробе воды превышена не была (рис. 10).

растворенная форма ПДКрх 0,12 ПДКхб 0, концентрация, мг/л 0, 0, 0, 0, и ие ек ек я ас а уг а ка ка ты Ея -Е рк ил ур йс уж уж ас ы лб ен че ле го он рп ос Бе лб йс йс ач Че Ко Ку ва П Ки С Бе Че Бе зн Ка е й в.

р.

не ы Ле С ав ед Пр Ср Рис. 10. Содержание никеля в воде рек степной зоны Превышение ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения (более строго го норматива, равного 0,01 мг/ дм3) выявлено в пробах воды, отобранных в реках Понура и Средняя Челбаска, где уровень никеля составляет 8,0 и 6,2 ПДК соответст венно.

Следует отметить достаточно высокий коэффициент вариации при изучении всех водных систем (в среднем около 90 %), что указывает на повышенное содержа ниях растворенной формы никеля в отдельных пробах. Однако, это не позволяет го ворить о повсеместном загрязнении вод исследуемых рек растворенными формами никеля.

Медь (Cu) - металл светло-красного цвета. Отравления вызывают сопутствую щие соединениям меди примеси мышьяка и свинца. В организм человека ежедневно поступает до 5 мкг меди в форме различных соединений, но всасывается всего лишь около 5%. Для водорослей, грибов и бактерий медь является ядом.

Медь сравнительно мало содержится в молоке, в зерновых культурах, но много накапливается в мясе (внутренние органы), рыбе, орехах, какао, красном вине, зеле ных овощах. Содержание меди в почвах края - до 30 мг/кг, в воздухе - до 90 нг/м3, в растениях - до 20 мг/кг сухой массы. ПДК содержания меди для питьевой воды - до 0,1 мг/ дм3. Предельно допустимая концентрация валовой формы меди равна мг/кг почвы.

Общее содержание меди в земной коре невелико - 0,01 %, однако она чаще, чем другие металлы, встречается в самородном состоянии. Аккумуляция меди в верхних горизонтах почвы – обычное свойство распределения этого металла в почвенном профиле, которая отражает его биоаккумуляцию, а также современное антропоген ное влияние на её распределение в ландшафтах. Медь в почвах является малопод вижным элементом, представленным главным образом валовой формой, хотя наи большее значение в токсикологии имеют ее подвижные соединения. Все соли меди ядовиты.

Медь - один из важнейших микроэлементов для живых организмов. Физиологи ческая активность меди связана главным образом с её включением в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Недостаточное содержание меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и приводит к стерильности растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение растениями азота. Вместе с тем, избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные организмы.

Общую загрязненность почвы характеризует валовое количество тяжелого ме талла, содержание которого определялось в Институте экологии методом рентге нофлюоресцентного анализа в порошковых пробах почв на спектрометре «Спектро скан Макс», на большой выборке была проведена оценка уровней содержания вало вой меди в верхнем слое почвы по всем природно-хозяйственным зонам края (табл.

84). Полученные данные показывают, что концентрация валовой меди по зонам варьирует достаточно сильно. Наивысшие средние показатели отмечены в зоне ви ноградарства (48,4 мг/кг почвы) при весьма существенных разрывах минимальных и максимальных значений (от 9,8 до 127,4 мг/кг). Достаточно высокие средние уровни содержания валовой меди отмечены в почвах рекреационной (32,5 мг/кг) и плавне вой зон (32,5 мг/кг). Самые низкие показатели валовой формы меди свойственны почвам ландшафтов зоны рисосеяния (в среднем 18,0 мг/кг). Весьма сильные коле бания между крайними показателями валовой формы меди свойственны почвам зо ны богарного земледелия - от 0,9 до 37,4 мг/кг, плавневой зоны - от 1,5 до 41,7 мг/кг и рекреационной зоны - от 2,7 до 89,3 мг/кг. Такие большие вариации содержания меди в отдельных зонах можно объяснить интенсивным использованием (внесением) препаратов, содержащих этот элемент, для борьбы с болезнями различных культур и, прежде всего, винограда и других плодовых и овощных культур.

Таблица 84. Содержание валовой формы меди в верхнем слое почв природно хозяйственных зон края, мг/кг Среднее Коэффициент Объем Зона Минимум Максимум арифметическое вариации выборки 1 25, 081 1.860 37,440 17 2 18,046 1,540 41.650 65 3 31,533 18,720 44,740 19 4 48,420 9,760 127,420 63 5 23,772 6,450 42,570 27 6 24,634 7,250 54,420 37 7 32,544 2,740 89,320 75 Содержание подвижной меди в почвах ландшафтов различных природно хозяйственных зон также варьирует весьма широко. Максимальное содержание под вижной формы меди характерно для почв геохимических ландшафтов зоны виногра дарства (около 20 мг/кг почвы) при очень широком диапазоне крайних величин - от 0,44 до 61,28 мг/кг. В остальных ландшафтах различных зон содержание меди отно сительно умеренное и колеблется от 3,4 до 6,6 мг/кг (табл. 85). В разных зонах раз брос показателей содержания подвижной формы меди в верхнем слое почв указыва ет на их широкое варьирование. Самый большой разрыв между крайними показате лями отмечен в зоне рисосеяния (от 0,06 до 10,25 мг/кг). Анализируя в целом содер жание меди в почвах различных природно-хозяйственных зон, необходимо отметить, что наибольшие количества обеих форм этого элемента характерны для зоны вино градарства, где этот элемент выступает постоянным компонентом для многих хими ческих средств, являющихся необходимым атрибутом технологии их выращивания.

Кроме того, в этой зоне вносятся удобрения, в том числе органические, под план тажную вспашку при создании новых посадок винограда, которые тоже привносят в почву существенное количество меди.

Таблица 85. Содержание подвижной формы меди в верхнем слое почв природно хозяйственных зон края, мг/кг Среднее ариф- Коэффициент Объем вы Зона Минимум Максимум метическое вариации борки 1 4,59 0,22 8,84 27 2 3,36 0,06 10,25 80 3 6,69 2,94 14,32 43 4 19,74 0,44 61,28 96 5 4.26 0,72 9,07 36 6 4,79 0,94 12,46 51 7 6,56 0,45 18,27 86 Определенный интерес представляют данные по содержанию валовой формы меди в верхних слоях почвы в различных геохимических ландшафтах в соответст вующих природно-хозяйственных зонах (Приложение 1, табл. 34).

Самые высокие показатели валовой меди характерны для почв зоны виногра дарства практически во всех геохимических ландшафтах (её содержание варьирует от 36,4 до 95,1 мг/кг). Достаточно высокий уровень содержания этой формы меди свойственен и плавневой зоне, где средние показатели колеблются от 30,5 до 43, мг/кг почвы. Значительно меньше этого элемента содержится в почвах зоны богар ного земледелия (средние показатели колеблются от 16,9 до 30,3 мг/кг почвы). Отно сительно низкий показатель содержания меди характерен для зоны рисосеяния, где более активный поверхностный сток, выносящий в речную систему растворенную медь, связанную с наличием в этих почвах свинца и мышьяка, в смеси с которыми она становится достаточно растворимой.

В предгорной зоне содержание валовой меди находится на уровне зоны богар ного земледелия, что, очевидно, связано с внесением этого элемента с минеральными удобрениями, в частности с фосфорными. Большое количество меди обнаружено также в почвах ландшафта 44 Р (биогенный ландшафт лиственных лесов гидрокар бонатно-кальциевый низкогорный и среднегорный трансэлювиальный на карбонат но-терригенных отложениях палеогенового возраста) рекреационной зоны - 35, мг/кг почвы. Наибольшим варьированием пороговых показателей содержания меди характеризуются в зоне богарного земледелия почвы ландшафта 1 Q (техногенный полеводческий с однолетним севооборотом немелиорируемый гидрокарбонатно кальциевый равнинно-элювиальный на террирегенных лессовидных отложениях четвертичного возраста) - от 4,1 до 256,3 мг/кг почвы;

3 Q (техногенный ландшафт полеводческий с севооборотом однолетних культур немелиорируемый гидрокарбо натно-кальциевый равнинный трансэлювиальный на терригенных элювиально делювиальных отложениях четвертичного возраста) - от 1,9 до 79,3 мг/кг почвы и других, что указывает на существенную геоморфологическую разобщенность терри торий отдельных ландшафтов, а также на разнообразие технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур.

В ландшафтах края отмечено довольно большое количество точек (около 60) отбора проб, в которых содержание валовой меди значительно превышало ПДК (Приложение 1, табл. 35). Наибольшее количество точек с превышением этого эле мента приходится на зону виноградарства, где средние показатели высоких концен траций меди колеблются от 57,4 до 144,6 мг/кг почвы, а максимальные величины были отмечены в почвах ландшафта 11 К (техногенный полеводческий с севооборо том однолетних культур немелиорируемый гидрокарбонатно-кальциевый низкогор ный и среднегорный трансаккумулятивный на карбонатно-терригенных отложениях мелового возраста) с содержанием валовой формы меди 237,6 мг/кг почвы. Выявле но существенное превышение ПДК содержания меди в верхнем слое почвы по 5- точкам в ландшафтах предгорий, горно-лесной зоны и зоны богарного земледелия.

Наибольшее количество точек (6) с содержанием меди свыше 100 мг/кг почвы харак терно для зоны виноградарства;

в горно-лесной зоне и зоне богарного земледелия таких точек по 3. Высокая концентрация меди в верхних слоях почвы связана с про должительным локальным внесением этого элемента в смеси со многими химиче скими веществами, вносимыми в почвы в качестве удобрений сельскохозяйственных культур или же для борьбы с их болезнями. Значительно больше точек в крае обна ружено (свыше 1100), в которых содержание подвижной меди заметно превышает ПДК.

Наибольшее количество точек со значительным превышением содержания меди уровней ПДК характерно для почв горно-лесной зоны. По всей видимости, подвиж ная форма меди вместе с другими питательными веществами всасывается растения ми из почвенно-поглощающего комплекса нижних почвенных слоев в надземную часть и с её отмиранием и перегниванием постепенно накапливается в верхнем слое.

Для рекреационной зоны характерны наибольшие разрывы между средними показа телями, превышающими ПДК в верхнем слое почв отдельных ландшафтов. Относи тельно выравненные показатели содержания подвижной меди свойственны геохими ческим ландшафтам зоны богарного земледелия, что связано, очевидно, с малой вы боркой. В тех ландшафтах, где число точек выше, разрывы между крайними величи нами существенно ниже (Приложение 1, табл. 36).

Анализируя материалы по содержанию валовой меди в ландшафтах различных районов, следует подчеркнуть, что средние величины этого показателя по ландшаф там конкретных территорий варьируют относительно мало, тогда как между района ми эти различия весьма существенные (Приложение 1, табл. 37). Относительно не высокими различиями крайних значений содержания валовой меди характеризуется основая часть ландшафтов в пределах конкретных административных районов.

Близкие средние показатели содержания валовой меди и небольшая разница между минимальными и максимальными величинами указывают на то, что хозяйственная деятельность в конкретных районах практически по всем предприятиям характери зовалась сходством по нормам и срокам внесения удобрений и пестицидов, сходст вом в продолжительности вегетационных периодов и культур и, таким образом, бли зостью показателей урожая, а значит, и выноса подвижной меди и т.д.

Анализ данных, превышающих ПДК по содержанию валовой меди, показал, что наибольшее количество таких точек свойственно районам выращивания винограда – Анапскому, Новороссийскому, Сочинскому, Темрюкскому (Приложение 1, табл. 38).

Самые высокие показатели содержания валовой меди с превышением ПДК обнару жены в Абинском районе (ландшафт 5 Q), где уровень валовой меди составил 273, мг/кг. В ландшафте 1 Q Кавказского района содержание меди составило 256,32 мг/кг почвы, в ландшафте 5 Q Приморско-Ахтарского района - 294,64 мг/кг почвы и т.д.

Больше 100 мг/кг содержится валовой меди в ландшафтах 2 N - Темрюкского, 7 Q Староминского и Тимашевского районов, 14 Q - Славянского, 44Р - Отрадненского районов.

Представляют практический интерес данные содержания подвижной формы меди в почвах геохимических ландшафтов отдельных административных районов (Приложений 1, табл. 39). За редким исключением, в пределах отдельных террито рий геохимические ландшафты в основной своей массе характеризовались вырав ненностью средних показателей содержания подвижной меди в почвах. Исключение составили ландшафты 5 Q - Абинский район, 1 Q - Кавказский район, 5 Q - Прику банский район Краснодара, 11 К – Новороссийск, 45 К - Новороссийск, 5Q - При морско-Ахтарск, 14 Q - Славянск, 65 J – Сочи, 16 N и 17 N – Темрюк, что характерно для основной массы почвенных образцов, где содержание подвижной меди (включая их крайние пределы) варьирует в относительно небольших пределах. Полученные данные по подвижной форме меди подтверждают выводы, которые были сделаны нами при анализе валовой формы в аналогичных ландшафтах.

Превышение ПДК для подвижной формы меди в ландшафтах отдельных рай онов края отмечено в 1131 почвенных образцах (Приложение 1, табл. 40). Наиболь шее количество ландшафтов, где обнаружены точки с существенным превышением ПДК подвижной меди, заняты виноградниками, садами и овощными культурами (Абинский, Апшеронский, Сочинский, Приморско-Ахтарский, Темрюкский, Туап синский и другие районы).

Большой интерес представляют материалы по изучению размещения валовых и подвижных форм меди по почвенным слоям, сезонам года и элементам рельефа аг роландшафтной системы в зоне богарного земледелия. Оценка содержания обеих форм меди по почвенному профилю была выполнена в хозяйстве «Заветы Ильича»

Ленинградского района в 2001-2002 гг. Отбор проб, их обработка и подготовка про водились согласно соответствующим требованиям по аналогии с цинком, кадмием, кобальтом и свинцом.

При оценке содержания подвижной меди на границе водораздела северного склона отмечено, что в верхнем слое почвы во все сезоны года содержится меди больше, чем в расположенных ниже горизонтах.

Наибольшее содержание меди по всем почвенным слоям характерно для весен него периода. По всей видимости, такая особенность в поведении меди связана с по вышением температуры, хорошей увлажненностью и относительно невысокой по требностью молодых растений в этом элементе. В летний период снижение содержа ния подвижной формы можно объяснить усилением её выноса с урожаем растений.

Осенью верхний слой осваивают, как правило, однолетние сорные растения, вынося определенное количество меди со своей биомассой, а с глубиною, в связи с повыше нием влажности и в условиях высокой температуры под воздействием еще активных биогеохимических процессов, наблюдается увеличение количества этой формы эле мента практически по всем почвенным слоям (табл. 86) Таблица 86. Содержание подвижной формы меди по профилю (северный склон южного водораздела), мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 5,24 4,53 4, 20-40 4,67 4,27 4, 40-60 4,85 3,64 3, 60-80 3,64 2 55 4, 80-100 4,86 3,84 4, 100-120 4,22 3,17 3, 120-140 3,55 3,52 3, 140-160 4,47 3,56 3, 160-180 4,17 1,82 3, 180-200 3,55 2,14 2, Содержание подвижной меди в пределах транзитной системы южного склона наиболее заметно варьировало по сезонам года (табл. 87).

Таблица 87. Содержание подвижной формы меди в почвенных слоях по сезонам го да, южный склон, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 5,62 3,52 4, 20-40 5,14 3,58 4, 40-60 4,33 3,42 3, 60-80 5,35 3,17 3, 80-100 5,12 3,24 3, 100-120 4,52 3,07 3, 120-140 6,13 2,82 3, 140-160 4,87 2,36 3, 160-180 3,42 2,51 3, 180-200 3,17 2,10 1, По аналогии с водоразделом на южном склоне самое высокое содержание под вижной меди было в весенний период, причем при весьма плавном её снижении от верхнего слоя к самому нижнему. В летний период, когда растения активно выносят медь и в связи с недостатком влаги микробиологические и биогеохимические про цессы ослабляются, содержание подвижной меди, особенно в верхнем слое, практи чески по всем почвенным слоям заметно снижается по сравнению с весенним перио дом. Осенью, в связи с уборкой урожая и незначительным выносом меди редкими сорными растениями еще при активных биогеохимических процессах, содержание подвижной меди по сравнению с летним периодом увеличивается по всем почвен ным слоям.

Содержанием подвижной меди по слоям заметно выделяется аккумулятивная зона ландшафта (днище балки) (табл. 88).

Таблица 88. Содержание подвижной формы меди в почвенном разрезе (балка, дно) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима 0-20 6,83 3,86 4,83 4, 20-40 6,25 4,48 5,42 5, 40-60 7,58 5,57 6,06 4, 60-80 5,42 3,62 6,04 3, 80-100 4,25 3,06 7,35 3, 100-120 4,07 3,35 7,02 3, 120-140 3,669 3,52 4,65 3, В почвенных слоях этой зоны содержание меди существенно выше по сравне нию с разрезами в других зонах. В весенний период отмечено самое высокое содер жание подвижной меди в верхних четырех слоях (от 5,4 до 7,6 мг/кг почвы), что свя зано, очевидно, со смывом загрязнителя с расположенных выше ландшафтов (тран зитного и автономного), с усилением распада органики, началом вегетации много летних растений и выделением органических веществ, благоприятствующих актива ции биогеохимических процессов в почве.

В осенний период содержание подвижной формы меди заметно снижается, но остается достаточно выравненным по почвенным слоям в связи с хорошей оводнен ностью этой зоны. В осенний период содержание подвижной меди нарастает в связи с затуханием ростовых процессов многолетних растений, но продолжением актив ных микробиологических и биогеохимических процессов, благоприятствующих пе реводу валовой формы в подвижную. Количество подвижной меди в зимний период заметно падает по сравнение с осенним и даже летним периодом, что, очевидно, можно объяснить интенсивным промывным режимом, сильным стоком поверхност ных дождевых вод и сносом органических веществ, а вместе с ними и меди, а также грунтовых приповерхностных вод.

В сравнительном плане интересны результаты содержания подвижной меди по почвенным слоям в транзитной экосистеме северного склона, где отмечено некото рое снижение в содержании меди по всем слоям и во все периоды по сравнению с разрезом на южном склоне (табл. 89).

Таблица 89. Содержание подвижной формы меди по почвенному профилю (север ный склон) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима 20-40 5,47 2,94 4,12 4, 40-60 4,82 3,45 4,26 4, 60-80 4,27 2,98 3,52 4, 80-100 4,42 2,84 3,04 4, 100-120 4,25 3,18 3,62 2, 120-140 4,56 2,93 3,07 2, 140-160 3,85 2,85 3,54 2, 160-180 3,24 2,32 3,22 2, 180-200 3,07 2,16 3,16 1, 180-200 2,95 2,34 2,72 1, Для северного склона характерно высокое содержание меди в верхних двух сло ях во все периоды года с постепенным снижением этого показателя с глубиною раз реза. Северная граница водораздела балочно-ландшафтной системы по сравнению с южным отличается более высоким содержанием подвижной формы меди, особенно в весенний период. Летом эта величина заметно снижается по сравнению с северным водоразделом (табл. 90).

Таблица 90. Содержание подвижной формы меди по почвенному профилю (северный склон южного водораздела) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 5,54 3,48 4, 20-40 4,77 3,52 4, 40-60 4,65 3,26 3, 60-80 5,05 3,44 3, 80-100 4,80 3,23 3, 100-120 4,62 3,05 3, 120-140 4,35 2,97 3, 140-160 6,24 2,84 3, 160-180 5,62 2,47 2, 180-200 4,04 2,35 2, В осенний период содержание подвижной меди для северного склона оказалось более выравненным по всем почвенным слоям, чем для южного. Сравнивая средние показатели подвижной формы меди по почвенным слоям, можно отметить, что ак кумулятивная зона характеризуется наибольшей концентрацией этого элемента по всем слоям почвы, за ней следуют южный и северный водоразделы, а уже потом склоны южный и северный (табл. 91).

Таблица 91. Среднее содержание (мг/кг почвы) подвижной формы меди за год по почвенным слоям в пределах отдельных форм ландшафта Глубина Северный Южный Днище Северный Южный во отбора, см водораздел склон балки склон дораздел 0-20 4,64 4,39 5,09 4,25 4, 20-40 4,33 4,26 5,37 4,30 4, 40-60 4,11 3,86 5,98 3,95 3, 60-80 3,48 3,95 4,63 3,63 3, 80-100 4,26 3,91 4,62 3,49 3, 100-120 3,65 3,70 4,64 3,33 3, 120-140 3,47 4,14 4,09 3,13 3, 140-160 3,73 3,45 - 2,86 4, 160-180 3,01 2,99 - 2,56 3, 180-200 2,85 1,96 - 2,44 3, Оценка содержания валовой формы меди по почвенным слоям представляет практический интерес в связи со слабой её подвижностью и плохой растворимостью.

Тем не менее, полученные данные показывают, что по сезонам года показатели этого металла все-таки изменяются, изменяются они и по почвенным слоям. В почвах се верного водораздела наибольшее количество валовой меди накапливается в весенний период (табл. 92).

Таблица 92. Содержание валовой формы меди по почвенному профилю (северный водораздел) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 25,73 24,44 25, 20-40 25,44 22,86 24, 40-60 24,52 19,52 22, 60-80 22,37 19,58 23, 80-100 23,72 20,42 22, 100-120 22,84 18,85 22, 120-140 22,15 18,72 22, 140-160 22,56 18,38 20, 160-180 21,72 18,54 20, 180-200 21,24 18,26 19, По всей видимости, повышенное содержание валовой формы меди в верхних слоях почвы связано с интразональным переносом этого элемента, а в более нижних слоях - с инфильтрацией дождевых вод и поверхностным смывом, где количество меди постепенно снижается до глубины 2 м. В летний период доля валовой меди снижается весьма заметно по сравнению с весенним периодом, что, очевидно, связа но с частичным её выносом и частичным переводом в доступные формы, причем скорость перевода в доступные формы не восполняется его привносом с других тер риторий.

Осенью, по аналогии с подвижной формой, наблюдается повышение валовой меди в отдельных почвенных слоях до весеннего уровня. В разрезе на южном склоне показатели валовой меди по сравнению с северным водоразделом ниже во все сезо ны года на 1-2 мг/кг почвы. Тем не менее, соотношения между показателями содер жания валовой меди по сезонам сохраняют общую тенденцию, которая отмечалась в разрезе на северном водоразделе (табл. 93).

Таблица 93. Содержание валовой формы меди по почвенному профилю (южный склон) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 23,27 24,75 24, 20-40 23,85 25,46 24, 40-60 23,46 23,57 24, 60-80 22,83 22,70 23, 80-100 22,40 37,22 23, 100-120 22,54 20,88 23, 120-140 23,66 20,55 23, 140-160 23,85 19,27 21, 160-180 20,34 18,43 21, 180-200 19,75 19,04 20, Некоторая особенность, которую следует отметить для этого ландшафта, - это заметное снижение валовой формы меди в верхних слоях по сравнению с разрезом на северном водоразделе, в целом относительно сходные показатели, а в некоторых случаях и более высокие в нижних слоях по сравнению с верхними (табл. 94).

Таблица 94. Содержание валовой формы меди по почвенному профилю (днище балки) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима 0-20 26,33 24,34 23,56 21, 20-40 25,84 22,76 24,75 24, 40-60 36,42 20,62 25,94 23, 60-80 25,67 19,28 25,75 22, 80-100 22,70 20,17 26,07 22, 100-120 19,38 17,23 24,42 22, 120-140 18,43 17,56 22,84 19, Содержание валовой формы меди в почвенных слоях аккумулятивной зоны весьма высокое в верхнем слое почвы весной, тогда как в других слоях и в другие сезоны года эти показатели отличались сравнительно мало. Несколько необычны за метные понижения валовой меди в зимий сезон практически во всех ландшафтах и во всех почвенных слоях.

На северном склоне содержание валовой меди значительно ниже, чем во всех других элементах рельефа, и по почвенным слоям заметно уступает почвам южного склона (табл. 95).

Таблица 95. Содержание валовой формы меди по почвенному профилю (северный склон) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень Зима 0-20 22,74 23,63 24,07 26, 20-40 22,96 23,86 24,14 25, 40-60 21,55 23,27 23,25 24, 60-80 22,12 21,54 21,46 24, 80-100 21,87 22,04 22,54 24, 100-120 21,43 20,76 22,05 22, 120-140 21,28 20,57 22,47 22, 140-160 21,45 18,93 21,56 22, 160-180 20,86 19,44 20,83 21, 180-200 20,52 18,52 18,35 20, Для северного склона характерна и другая особенность - накопление со време нем и нарастание количества валовой меди по почвенным слоям, особенно в их ниж них горизонтах.

На южном водоразделе содержание меди заметно возрастает практически по всему профилю, хотя по содержанию меди в верхних почвенных слоях они могут их превосходить значительно (табл. 96).

Таблица 96. Содержание валовой формы меди по почвенному профилю (южный водораздел) по сезонам года, мг/кг Глубина отбора, см Весна Лето Осень 0-20 23,53 28,84 24, 20-40 26,25 23,78 24, 40-60 22,84 23,52 23, 60-80 23,16 23,16 22, 80-100 22,77 22,67 22, 100-120 22,72 22,24 23, 120-140 22,74 20,53 22, 140-160 23,45 18,78 21, 160-180 22,75 19,22 20, 180-200 21,37 16,36 20, Анализ среднегодовых показателей содержания валовой формы меди позволяет утверждать, что как между элементами рельефа, так и между уровнями изучаемого элемента по различным слоям отдельных почвенных разрезов больших различий не установлено (табл. 97). Тем не менее, следует подчеркнуть, что содержание валовой формы меди больше на водоразделах, несколько меньше - по слоям транзитных ландшафтов, а также в аккумулятивной зоне. Последний случай, очевидно, связан с более интенсивным выносом грунтовыми и поверхностными водами вообще меди, в том числе и валовой, особенно в верхнем и двух нижних слоях на границе с мате ринской породой;

во втором и третьем слоях в верхней части аккумулятивной зоны содержание меди достигает оптимальных величин.

Таблица 97. Содержание (мг/кг) валовой формы меди по почвенным слоям в преде лах отдельных форм ландшафта, среднее за год Глубина Северный Южный Днище Северный Южный отбора, см водораздел склон балки склон водораздел 0-20 25,07 24,26 24,40 24,32 25, 20-40 24,16 24,72 24,52 24,20 24, 40-60 22,19 23,70 26,71 23,20 23, 60-80 21,93 23,03 23,41 22,30 22, 80-100 22,20 27,63 22,78 22,73 22, 100-120 21,25 22,16 21,43 21,60 22, 120-140 21,00 22,42 20,20 21,79 21, 140-160 20,49 21,49 - 21,10 21, 160-180 20,24 20,20 - 20,74 20, 180-200 19,74 19,54 - 19,36 19, Определенный научный и практический интерес представляют данные содер жания обеих форм меди в пределах агроландшафта при площадной оценке уровня этого элемента по схеме 500 х 500 м.

Содержание подвижной меди в верхнем слое почвы относительно высокое в лесных полосах (4,55 мг/кг) и в природной зоне (4,52 мг/кг) и несколько ниже - в аг розоне. Такое расхождение вполне закономерно, если учитывать то обстоятельство, что в лесной полосе и в природной зоне значительное место занимают кустарники и деревья, корневая система которых доходит до материнской породы, и какие-то ко личества меди доставляются на поверхность через опад листьев, плодов и т.д., а так же через консервирование микрочастиц этого элемента многолетними деревьями и кустарниками и травяным покровом в природной зоне и в лесополосах по сравнению с агрозоной (табл. 98).

Таблица 98. Содержание меди в почвах агроландшафта по результатам сплошной съемки в колхозе «Заветы Ильича» Ленинградского района, мг/кг Подвижная форма Валовая форма Агро- При- Лесо- Агро- При- Лесо Показатель зона родная полосы зона родная полосы зона зона Среднее 4,18 4,52 4,55 23,43 23,48 24, Стандартная ошибка 0,05 0,24 0,12 0,13 0,39 0, Стандартное отклонение 0,95 0,47 0,69 2,51 0,67 1, Минимум 1,82 4,05 2,83 16,74 22,82 21, Максимум 14,72 5,17 6,34 47,65 24,16 29, Объем выборки 377,00 4,00 33,00 377,00 3,00 32, Коэффициент вариации 22,75 10,47 15,11 10,72 2,85 7, Пониженный уровень подвижной формы в агрозоне мы связываем со значи тельным выносом этого элемента с урожаем сельскохозяйственных растений, а в природной зоне и лесополосах, где основная часть урожая переходит в опад, с кон центрацией в форме органики в верхнем слое почв. Примерно такая же картина складывается в указанной зоне и с содержанием валовой меди. Более высокий уро вень валовой меди в лесополосах связан с лучшей её консервацией в верхнем слое в связи с повышенным содержанием органики. В целом можно отметить, что уровень меди в почвах зоны богарного земледелия относительно высокий, что указывает на необходимость включения её солей в систему удобрений сельскохозяйственных культур через определенное количество лет.

Большой практический интерес представляет оценка содержания отдельных форм меди в пойменных почвах и речных системах, как отражающих общее эколо гическое состояние в целом отдельных бассейнов степных рек края.

Анализ пойменных почв исследуемых рек показал, что среднее содержание ва ловых форм меди находится в пределах установленных нормативов (рис. 11). Мак симальные значения были близки к предельно допустимой концентрации почти по всем рекам, а в поймах рек Понура и Ея этот показатель достигал 1,5 ПДК.

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

й в.

С вы дн Ле подв. форма ра ре ПДК подв С П ПДК вал Рис.11. Содержание меди в пойменных почвах степных рек Кубани Поскольку исследуемые территории имеют большую сельскохозяйственную значимость, то важнейшим показателем, характеризующим санитарно гигиеническую обстановку и определяющим необходимость проведения мелиора тивных детоксикационных мероприятий, является содержание в почве подвижной формы меди, которое определяется в Институте атомно-абсорбционным методом с использованием спектрометра «Квант-2А».

В целом по результатам оценки почвенных образцов зоны богарного земледелия было выявлено, что медь в подвижной форме имеет относительно высокую концен трацию. Предельно допустимая концентрация для подвижной формы меди равна мг/кг почвы. В среднем по всем исследуемым рекам превышение мобильной формы меди нередко достигает 2 ПДК. Наибольшая усреднённая концентрация элемента загрязнителя выявлена в пойменных почвах рек Понура и Левый Бейсужек, где уста новленная норма была превышена в 2,5 раза. Аномально высокое содержание метал ла было отмечено для рек Понура, Челбас и Бейсуг, где в отдельных точках концен трация доходила до 7,5, 6 и 5 ПДК соответственно.

Донные отложения изучаемых рек косвенно отражают качество пойменных почв. Валовое содержание меди в донных отложениях не превышает ПДК как по средним концентрациям, так и по максимальным и колеблется в диапазоне от 38, до 48,22 мг/кг (рис. 12).

Для подвижных форм меди в донных отложениях выявлена та же тенденция, что и для пойменных почв: высокое относительное содержание, при этом средние концентрации составили от 2 ПДК в реке Кирпили до 3 ПДК в реке Кочеты.

валовая форма подвижная форма концентрация, мг/кг и а уг а ие ек ек Ея я ка ка ты ас -Е рк ил ур йс уж уж ас ы лб ен че го ле он рп ос Бе лб йс йс ач Че Ко Ку ва П Ки С Че Бе Бе зн Ка ее й р.

в.

вы Ле С дн ра ре П С Рис.12. Содержание меди в донных отложениях степных рек Кубани Необходимо отметить стабильное превышение установленного норматива по мобильным формам меди как в почвах, так и в донных отложениях (98% проб).

Повышенные содержания указанных форм меди (а также никеля) в исследуе мых средах, скорее всего, связаны с внесением в почву различных минеральных удобрений, а также препаратов для борьбы с болезнями некоторых культур. Кроме того, для этого элемента необходимо отметить достаточно высокий естественный фоновый уровень, вообще характерный для почв Краснодарского края.

Содержание меди в природных пресных водах колеблется от 2 до 30 мкг/л. По вышенные концентрации меди (до нескольких г/л) характерны для кислых руднич ных вод. Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахт ные воды, реагенты, используемые для уничтожения водорослей. В подземных водах содержание меди обусловлено взаимодействием воды с горными породами, содер жащими ее (халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит, малахит, лазурит, хризакол ла, бротантин).

Предельно допустимая концентрация меди для водоемов хозяйственно бытового пользования (ПДК 2) составляет 0,1 мг/ дм3 (лимитирующий признак вред ности — общесанитарный), а для водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДК 1) – 0,01 мг/ дм3.

По результатам анализов проб воды исследуемых рек, можно отметить, что концентрация металла-токсиканта для водоёмов хозяйственно-бытового назначения находится в допустимых пределах (рис. 13). Высокое содержание меди характерно для водных образцов, отобранных в реках Кирпили, Левый и Правый Бейсужек, Ея, Кавалерка, Средняя Челбаска, - от 0,025 до 0,037 мг/ дм3.

раств оренная форма 0, ПДКрх 0, 0, концентрация, мг/л 0, 0, 0, 0, 0, а ие ас Ея а а я ли а уг ек ты к ск ур -Е ык же рк ен лб йс пи уж ба че го ле он ос су Бе ач Че р йс ел Ко Ку С П ей ва Ки зн Бе Ч Ка.Б ее р.

й в С вы дн Ле ра ре С П Рис. 13. Содержание меди в воде степных рек Кубани Иная ситуация складывается при использовании данных водоёмов под рыбо хозяйственные нужды: превышение установленных нормативов здесь варьировало в довольно широком диапазоне - от 0,8 ПДК (в реке Кочеты) до 3,7 ПДК (в реке Ея).

Учитывая повышенные концентрации мобильной меди в пойменных почвах и дон ных отложениях изучаемых рек, общая картина по загрязнению водной среды пред ставляется вполне закономерной.

Стронций (Sr). Этот металл довольно распространён в земной коре, геохими ческие и биохимические свойства его близки к свойствам кальция. Известно, что в кристаллической решётке минералов кальция всегда присутствует стронций. То же имеет место и в организме человека и животных – оба эти элемента принимают уча стие в построении скелета. Поэтому в регионах, где в почвах и природных водах на рушается соотношение стронций-кальций в сторону избытка стронция при дефиците кальция, изменяется соответственно химический состав пищевого рациона и по этой причине кости становятся рыхлыми и деформируются.

При выветривании, особенно в кислой среде, стронций легко мобилизуется в почве. Он может захватываться глинистыми минералами и прочно связываться с ор ганическим веществом, однако большая часть стронция осаждается в форме биоген ных карбонатов, в основном в раковинах беспозвоночных.

Источником поступления стронция в окружающую среду края может служить фосфогипс – неизбежный крупнотоннажный отход производства фосфорсодержащих удобрений на Белореченском химическом заводе, в котором содержание стронция достигает 4-5 г/кг отхода. Поэтому изучение и распределение данного металла в элементах ландшафтов является весьма актуальным.

Содержание стронция в почвах в большей степени определяется составом мате ринских пород и климатом района. Распределение стронция в почвенном профиле связано с особенностями циркуляции почвенных вод. Для условий России пределы содержания стронция в черноземах составляют 520-3500 мг/кг, на луговых почвах 150-500 мг/кг. Среднее фоновое содержание стронция в почвах можно принять за 300 мг/кг. Предельно допустимые концентрации для данного элемента у нас в стране не разработаны.

Общее содержание стронция в пойменных почвах степных рек и в их донных отложениях было определено в лаборатории тяжелых металлов и радионуклидов рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре «Спектроскан Макс». Результа ты анализов показали довольно узкий диапазон варьирования показателей этого ме талла в пределах отдельных речных бассейнов. Так, средние концентрации валового стронция в пойменных почвах колеблются от 130 (река Челбас) до 245 (река Сосыка) мг/кг (рис. 14).

концентрация, мг/кг а ие ас Ея а а я и а уг ек ты к ск ур ил -Е ык рк же ен лб йс уж ба че го ле он ос рп су Бе ач Че йс ел Ко Ку С П ва ей Ки зн Бе Ч Ка.Б ее р.

й в С вы дн Ле ра ре С П Рис. 14. Содержание валовой формы стронция в пойменных почвах степных рек Кубани Пойменные почвы рек степной зоны края существенно различаются аккумуля цией валового стронция. Поскольку пойменные почвы по своему химическому со ставу могут служить отражением почв всего бассейна каждой реки, то, оценивая уровень загрязнения каким-либо элементом пойменных почв, можно с большой ве роятностью предвидеть его наличие в целом в почвах, в урожае растений и в тканях животных. В связи с такой зависимостью между составляющими бассейнов (или в целом речных ландшафтов) мы придаем большое значение результатам оценки их содержания в пойменных почвах.

По нашим данным, относительно невысокое содержание стронция в почвах пойм характерно для речных систем Челбаса, Правого Бейсужка и Кочеты (от 130 до 165 мг/кг почвы). Наиболее высоким содержанием этого элемента отличаются пой мы рек Сосыка (около 150 мг/кг почвы), Куго-Ея, Ея и Кирпили (свыше 200 мг/кг почвы). Столь существенные разрывы в концентрации стронция в почвах различных бассейнов степных рек можно объяснить в основном определенными различиями се вооборотов и внесением в течение длительного времени на отдельных территориях разных количеств фосфорных удобрений, постоянным (и весьма весомым) спутни ком которых выступает стронций.

Несколько иначе складывается ситуация с распространением этого элемента в донных отложениях, где диапазон варьирования колебался от 189 (река Кочеты) до 390 (река Сосыка) мг/кг (рис. 15). Наименьшим содержанием стронция отличаются донные отложения реки Кочеты (менее 200 мг/кг ила).

конц а ие ас Ея а а я ли а уг ек ы ек ск ур -Е ык рк ен т лб йс пи уж уж ба че го ле он ос Бе ач Че р йс йс ел Ко Ку С П ва Ки зн Бе Бе Ч Ка ее р.

й в.

С вы дн Ле ра ре С П Рис. 15. Содержание валовой формы стронция в донных отложениях степных рек Кубани Основная часть речных бассейнов (9 из 13) характеризуется достаточно высо ким накоплением стронция в иловых отложениях (в среднем от 200 до 400 мг/кг). К этой группе необходимо отнести реки Кирпили, Правый Бейсужек, Ея, Кавалерка, Сосыка, Куго-Ея, Челбас, Средняя Челбаска. Среднее содержание стронция в илах составляет 275 мг/кг массы. Столь большие различия в содержании стронция в реч ных илах степной зоны связаны, безусловно, с антропогенным воздействием на реч ные ландшафты через внесение этого элемента с удобрениями, а также с трансгра ничным переносом с южными, юго-восточными, восточными и северо-западными ветрами с промышленных центров Ростова, Украины, Ставрополья и Волгограда.

Последнее связано также с процессом накопления стронция при оседании тонкодис персных органических частиц со стронцием, попадающих в воду со стоками соот ветствующих водосборов.

Мышьяк (As) - весьма распространенный полуметалл. Элементный мышьяк мало ядовит, но нарушает развитие плода. Наибольшую опасность представляют со единения мышьяка, поглощаемые через кожу, и еще быстрее - через легкие и пище вод. Доза до 0,3 г для человека смертельна. Его присутствие в организме вызывает хронические отравления с проявлением нервных заболеваний, слабости, зуда, оне мения конечностей, атрофии костного мозга, изменения печени. Соединения мышь яка канцерогенны. Они накапливаются в пищевых цепях: в креветках - до 70, в рыбе - до 200 мкг/кг, в свинине почти в 10 раз выше, чем в говядине и телятине, в мине ральной воде - до 190 мкг/кг. ПДК в воде - до 40 мкг/л.

Мышьяк содержится в земной коре в количестве 0,0005 %, встречается в при роде большей частью в соединениях с металлами или серой и лишь изредка в сво бодном состоянии. Хотя сам мышьяк нерастворим в воде, некоторые из его соедине ний имеют хорошую растворимость, вследствие чего этот элемент является одним из наиболее токсичных компонентов воды и пищевых продуктов.

Фоновые уровни содержания мышьяка в верхнем горизонте почв, как правило, невелики, хотя и превышают в несколько раз его концентрации в горных породах.

Наиболее низкие уровни содержания мышьяка характерны для песчаных почв, в ча стности для разновидностей, формирующихся на гранитах. Его максимальные кон центрации, как правило, связаны с аллювиальными почвами и почвами, обогащен ными органическим веществом.

Основными источниками загрязнения биосферы этим элементом являются вы бросы электростанций, металлургических производств, мышьяксодержащие пести циды. В животноводстве некоторые мышьяковистые препараты применяются как стимуляторы роста (Белюченко, 1998).

Ввиду невысокого кларка мышьяка, значения, известные как фоновые, можно также рассматривать как данные о загрязнении почв, что связано с глобальным за грязнением окружающей среды этим элементом и с вероятным повышением уровней его содержания в верхних почвенных слоях.

Общую загрязненность почв характеризует валовое количество мышьяка, кото рое определялось методом рентгенофлюоресцентного анализа в порошковых пробах почв на спектрометре «Спектроскан Макс». Для определения уровня загрязнения пойменных почв и донных отложений исследуемых рек полученные данные сравни вали с ориентировочно допустимой концентрацией мышьяка (ОДК), установленной для нейтральных и близких к ним почв (10 мг/кг).

На содержание валовой формы мышьяка определенно оказывает свое влияние химическое производство, но в сравнении с другими металлами накопление изучае мого элемента проявляется за пределами 1000 м от завода. В пределах пятикиломет ровой зоны диапазон концентраций валового мышьяка в верхнем слое почвы состав ляет 6-15 мг/кг почвы (Муравьев, 2005). В пределах однокилометровой зоны от заво да содержание мышьяка, как правило, не превышает ПДК (10 мг/кг). По мере удале ния от предприятия содержание мышьяка нарастает. Причиной повышенного его со держания (до 25 мг/кг) является наличие в почвообразующих породах полиметалли ческих включений. Повышенное содержание мышьяка в верхнем слое почвы связано также с рассеиванием этого элемента с выбросами завода.

Превышение концентрации валовой формы мышьяка имеет место во всех пой менных почвах и донных отложениях степных рек. Значения для соединений мышь яка существенно колеблются - от 1,2 ОДК в пойме реки Бейсуг до 31 ОДК в поймах рек Ея и Левый Бейсужек;

превышение не обнаружено в пойменных почвах рек Пра вый Бейсужек, Кавалерка, Понура, где концентрация элемента-токсиканта находится на уровне установленного норматива (рис. 16).

валов ое содержание ПДК концентрация, мг/кг а ие ас Ея а а я ли а уг ек ы ек ск ур -Е ык рк лб ен т йс пи уж уж ба че го ле он ос Бе ач Че р йс йс ел Ко Ку С П ва Ки зн Бе Бе Ч Ка ее р.

й в.

С вы дн Ле ра ре С П Рис. 16. Содержание валовой формы мышьяка в почвах пойм степных рек Кубани Определенный интерес представляют данные по концентрации мышьяка в дон ных отложениях в реках степной зоны (рис. 17). В донных отложениях основной части рек накоплено мышьяка менее 10 мг/кг массы. Особняком выделяются реки Куго-Ея и Средняя Челбаска: в донных отложениях реки Средняя Челбаска содер жится около 45 мг/кг массы, что, естественно, не может не вызывать обеспокоенно сти и необходимости отслеживать поведение этого элемента.

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

й в.

С вы дн Ле ра ре С П Рис. 17. Содержание валовой формы мышьяка в донных отложениях степных рек Кубани В целом почвы и донные отложения основной части степных рек Кубани по со держанию мышьяка можно характеризовать как условно чистые.

Железо (Fe) является одним из основных почвообразующих элементов. Его со держание в земной коре и в почве значительно превышает уровни других состав ляющих, которые принято называть тяжелыми металлами. Считается, что колебания концентраций железа не оказывают существенного влияния на агрохимические свойства почв, поэтому в общей массе работ, посвященных металлам-токсикантам и микроэлементам, железу почти не уделяется внимания. Тем не менее, в водных сис темах, являющихся неотъемлемой и существенной частью агроландшафтов, железо часто присутствует в больших количествах, иногда с многократным превышением установленных норм ПДК. Эти факты говорят о необходимости включать железо в число постоянных объектов мониторинговых исследований, отслеживать его дина мику в воде и донных отложениях, выявлять причины и источники его аномальных поступлений в водную среду.

Железо - самый распространенный после алюминия металл на земном шаре;

оно занимает около 5 % земной коры. Встречается железо в виде различных соеди нений: оксидов, сульфидов, силикатов. Железо входит в состав многих минералов, из которых слагаются месторождения железных руд. Рудные минералы железа не яв ляются чистыми соединениями и характеризуются различным содержанием приме сей, среди которых весьма полезным является марганец Mn, хром Cr, никель Ni, ти тан Ti, ванадий V, кобальт Со - и вредными, такие как сера S, фосфор Р и др.

Содержание железа (Fe2О3) в почвах колеблется от l до 11 %- В легких по ме ханическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых. Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток же леза для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильноизвесткован ных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии (Железо в почвах, 1999;


Розанов А.В., Розанов В.Г., 1990).

Железо присутствует в организмах всех животных и растений (в среднем око ло 0,02 %);

оно необходимо главным образом для кислородного обмена и окисли тельных процессов. Существуют организмы (так называемые концентраторы), спо собные накапливать его в больших количествах (например, железобактерии, в соста ве которых железо доходит до 17-20%).

Почти все железо в организмах животных и растений связано с белками. Не достаток железа вызывает задержку роста и явления хлороза растений, связанные с пониженным образованием хлорофилла. Вредное влияние на развитие растений ока зывает и избыток железа, вызывая, например, стерильность цветков риса и хлороз листьев. Железо входит в состав всех растений и находится в пределах от 400 до 13000 мг/кг сухой массы. Накапливают железо солянки (1200-4600), лебеда, марь белая (300-6400), полыни белая и черная (4000-13000 мг/кг) и т.д.

Растения, относящиеся к группе разнотравья, содержат железа в пределах 100 2150 мг/кг: подорожник большой - 400, клоповник - 250, гулявник -900, мятлик лу ковичный - 650, костер кровельный - 100 мг/кг. Содержание железа в овощах нахо дится в следующих пределах 160-1780 мг/кг, в картофеле 280-580, луке 140-460, в свекле и моркови 440-1780 мг/кг.

Железо выполняет очень важную роль в развитии растений, выступая необхо димым компонентом многих ферментов, хлоропластов, участвует в фотосинтезе и метаболизме азота и других элементов. При недостатке железа в почвах стимулиру ется хлороз растений, который проявляется на молодых листьях из-за малоподвиж ности железа в почве;

у злаков хлороз проявляется в форме перемежающихся жел тых и зеленых полос вдоль жилок. Нередко недостаток железа в почве вызывает от мирание молодых побегов.

Растения плохо усваивают железо на нейтральных и щелочных почвах. Осо бенно сильно проявляется дефицит железа для растений на известковых почвах или в почвах с высоким содержанием тяжелых металлов. К дефициту железа приводит из быток содержания в почве марганца.

Среди растений наиболее чувствительными к недоставку железа в почве отно сятся: кукуруза, томаты, бобовые, виноград, многие фруктовые деревья, а также по садки цитрусовых.

Содержание железа повышается с увеличением зольности в растении с засо ленностью почв, особенно с хлоридным типом засоления. В щелочных почвах обра зуются недоступные для усвоения корнями растений соединения железа, и растения не получают его в достаточном количестве;

в кислых почвах железо переходит в растворимые соединения в избыточном количестве. При недостатке или избытке в почвах усвояемых соединений железа заболевания растений могут наблюдаться на значительных территориях. Биологическое поглощение железа зависит от рода и ви да растений, периода вегетации и от степени насыщенности почв железом Высокая корреляция у железа с калием и золой;

средней силы корреляция - с бором;

слабая корреляция - с кобальтом, гумусом, серой. Коэффициенты биологиче ского поглощения, концентрирования и миграции позволяют охарактеризовать желе зо как активный элемент биологического круговорота.

Целью нашей работы было изучение состояния соединений железа в почвах ландшафтов Краснодарского края с тем, чтобы в дальнейшем оценить изменения, произошедшие в почвах за определенный промежуток времени, выявить факторы, влияющие на эти изменения, определить кинетику трансформации соединений желе за и рассмотреть степень трансформации железа в почве.

Железо, являясь одним из основных элементов, входящим в состав почвы, на ходится в ней преимущественно в виде малоподвижных соединений. Потенциально доступные формы соединений железа в почвах края находятся в пределах 3665- мг/кг почвы.

Колебание содержания железа на территории края весьма существенно: от 284,74 мг/кг в пределах техногенного ландшафта полеводческого с севооборотом однолетних культур до нескольких тысяч мг/кг в пределах селитебного ландшафта.

Такая тенденция к увеличению, возможно, связана с тем, что количество подвижных форм железа увеличивается в условиях слабокислой среды (рН 5,3-5,6), что может быть обусловлено влиянием городских условий на почвообразование. Например, кислая среда характерна для почв, испытывающих воздействие транспортных за грязнений. Соединения, содержащие железо, способны поглощаться растениями в больших количествах, что может привести к токсическому воздействию на сильно кислых почвах в условиях предгорий края.

Железо на карбонатных почвах, где много извести, находится в недоступном для растений состоянии. Углекислый кальций, нейтрализуя кислые корневые выде ления, лишает растение возможности переводить железо в растворимое состояние, что приводит к "железному" голоданию, На плодородных почвах с железом способ ны конкурировать фосфаты, снижая его подвижность и поглощение растениями.

Обеднение почвы железом может быть связано также с продолжительностью обвод нения почвы - чем длительнее затопление, тем выше подвижность железа и его вы нос, вымывание поверхностными водами и инфильтрация с дождевыми водами из почвы. Вследствие этого возникает проблема дефицита железа и необходимость вне сения железосодержащих удобрений, что в свою очередь требует более тщательного подхода к ландшафтным исследованиям, связанным с изучением цикла железа, про ведения крупномасштабного почвенного обследования.

Для определения общей концентрации железа в ландшафтах степных рек Ку бани отобранные пробы почвы и донных отложений анализировали на содержание валовых форм изучаемого элемента методом рентгенофлюоресцентного анализа в порошковых пробах (почв и донных отложений) на спектрометре «Спектроскан Макс».

На содержание железа в верхнем слое почвы промышленное производство, безусловно, оказывает существенное влияние. В зоне действия Белореченского хим завода содержание железа колеблется от 35,4 до 51,9 г/кг почвы (Муравьев, 2005).

Содержание железа по точкам отбора в разных направлениях от завода варьирует нередко в больших пределах, за пределами 1000-метровой зоны влияния Белоречен ского завода количество железа незначительно, но устойчиво снижается.

Лабораторные исследования Института экологии показали, что концентрации указанной формы железа в пойменных почвах степных рек колеблются в довольно узком интервале и в среднем составляют 34104 мг/кг почвы (табл. 99). В донных от ложениях содержание железа несколько ниже и составляет в среднем 26380 мг/кг (табл. 100).

Таблица 99. Валовое содержание железа в пойменных почвах степных рек, мг/кг.

Минимум Максимум Среднее Река арифметическое Кирпили 19572,00 44736,00 33112, Понура 30448,44 40444,14 35745, Кочеты 29462,85 38724,6 34313, Средняя Челбаска 32154,00 42639,00 37256, Бейсуг 17782,56 40542,00 31841, Левый Бейсужек 23416,50 38612,76 33412, Правый Бейсужек 34460,70 37969,68 36364, Ея 27100,23 38137,44 32416, Кавалерка 29609,64 36557,7 33341, Сосыка 26967,42 37102,92 33603, Куго-Ея 26352,30 35683,95 32016, Челбас 27261,00 38445,00 33841, Таблица 100. Валовое содержание железа в донных отложениях степных рек, мг/кг Среднее Река Минимум Максимум арифметическое Кирпили 9087,00 41241,00 28671, Средняя Челбаска 27261,00 31455,00 28833, Понура 16859,88 40569,96 31914, Кочеты 33845,58 38486,94 35247, Бейсуг 13169,16 38130,45 29182, Левый Бейсужек 20201,1 39430,59 34033, Правый Бейсужек 28169,7 36327,03 33633, Ея 21046,89 33279,39 28854, Кавалерка 20123,00 32070,12 18944, Сосыка 21682,98 32748,15 27275, Куго-Ея 3295,086 35285,52 17513, Челбас 23067,00 35649,00 29917, Как отмечалось выше, в почвах железо не считается элементом-загрязнителем, и поэтому нормативов, лимитирующих его содержание в данной среде, не существу ет. Более тщательным исследованиям на содержание железа в растворённой форме были подвергнуты пробы воды. Данный анализ осуществлялся методом атомной аб сорбции на спектрометре «Квант-Z.ЭТА» с электротермической атомизацией пробы.

Как известно из литературных данных, главными источниками соединений же леза в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В про цессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и орга ническими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находя щихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Наибольшее влияние на живые организмы водной среды оказывают растворенные формы желе за, которые имеют приоритетное значение в экологических исследованиях. Данная форма представлена соединениями, находящимися в ионной форме, в виде гидро комплекса и комплексов с растворенными неорганическими и органическими веще ствами природных вод (Шеуджен, 2003).

Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, ла кокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками (Белюченко, 1998). Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли миллиграмма, вблизи болот - единицы миллиграммов. Повышенное содержание же леза наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот - гуматами. Наибольшие концентрации железа (до не скольких десятков и сотен миллиграммов в 1 дм3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН. Являясь биологически активным элементом, железо в оп ределенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качествен ный состав микрофлоры в водоеме.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осен не-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe(II) в Fе(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.


Предельно допустимая концентрация железа для водных объектов хозяйствен но-бытового назначения (ПДК 2) составляет 0,3 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический). Данный показатель превышен не был ни в одной пробе по всему ряду изучаемых водных объектов (табл. 101).

Таблица 101. Содержание железа в воде степных рек Кубани, мг/ дм3.

Река Минимум Максимум Среднее арифметическое Кирпили 0,0776 0,0846 0, Средняя Челбаска 0,0483 0,2291 0, Понура 0,0054 0,0345 0, Кочеты 0,0097 0,1428 0, Бейсуг 0,0037 0,0491 0, Лев. Бейсужек 0,0085 0,0478 0, Правый Бейсужек 0,0024 0,0142 0, Ея 0,0043 0,0385 0, Кавалерка 0,0064 0,0112 0, Сосыка 0,0037 0,0381 0, Куго-Ея 0,0084 0,0183 0, Челбас 0,0184 0,1270 0, В среднем концентрации растворенной формы железа в воде большинства рек находятся в пределах более строго норматива (ПДК 1), установленного для водоемов рыбохозяйственного назначения (0,1 мг/ дм3). Исключение составляют реки Кирпили и Средняя Челбаска, в которых средние значения растворенного железа достигают 0,8 и 1,2 ПДК соответственно. К этому списку добавляются реки Кочеты и Челбас, где отмечено превышение по максимальному значению, равное 1 ПДК. Содержание железа в воде выше 1-2 мг/ дм3 значительно ухудшает её органолептические свойст ва, придавая неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной даже для ис пользования в технических целях.

Таким образом, по результатам проведенных исследований воды степных рек Кубани по загрязнению железом можно условно отнести к слабо загрязненным.

Хром (Cr) – химический элемент VI группы периодической системы Менделеева.

Порядковый номер 24, атомный вес 52,01, состоит из 4-х устойчивых изотопов, серо вато-белый, блестящий, очень твердый металл, tкип 2480о, плотность 7,14 г/см3, рас творяется в кислоте;

постоянная составная часть растений и животных. Хромовый ан гидрид CrO3 – темно-красный кристалл, чрезвычайно сильный окислитель;

хромовые кислоты и их соли – чрезвычайно ядовитые соединения.

Содержится в земной коре в количестве 0,02 %. В природе встречается главным образом в виде хромистого железняка. Уровень содержания хрома в почвенном по крове зависит от содержания его в материнских породах. Песчаные почвы обычно обеднены им, максимум же содержания отмечается в глине. В почвах большая часть хрома присутствует в виде 3-х валентного иона, который образует оксиды с ионом железа. Пределы содержания хрома в поверхностном слое черноземов в странах СНГ составляют 71-195 мг/кг. Общее содержание хрома в почвах мира находится на уров не 65-70 мг/кг. Кларк хрома в литосфере 83 мг/кг (Овчаренко, 1997). Ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) хрома в почве составляет 200 мг/кг;

ПДК хрома в почвах - 100 мг/кг (Kloke, 1980).

Содержание хрома в почвах края варьирует от 70 до 167 мг/кг при среднем со держании около 100 мг/кг почвы. На содержание хрома оказывает влияние произ водство фосфорных удобрений на Белореченском химзаводе, в зоне влияния которо го среднее содержание этого элемента составляет 129 мг/кг почвы. В отличие от ти тана и некоторых других элементов, хрома больше накапливается в зоне до 1000 м от завода (Муравьев, 2005). По мере удаления от объекта его содержание уменьшается.

Прямой связи между накоплением хрома и содержанием органики в почвах не уста новлено, наоборот, вполне четко просматривается связь концентрации этого элемен та с долей физической глины в соответствующем профиле.

Практическую значимость представляет оценка содержания валовой формы хрома в почве и донных отложениях речных систем степной зоны края. Валовое со держание хрома в почве и донных отложениях определялось методом рентгеноф люоресцентного анализа в порошковых пробах (рентгеновский спектрометр «Спек троскан Макс»).

Результаты анализов показали повсеместно, как в пойменных почвах, так и в донных отложениях, стабильное содержание валовых форм хрома (рис. 18, 19). В среднем концентрации колеблются на уровне ПДК или незначительно превышают её. Диапазон варьирования хрома в выше указанных объектах составляет 98- мг/кг. Основная масса рек характеризуется концентрацией хрома в пойменных поч вах на уровне 100-120 мг/кг, при этом выделяются пойменные почвы реки Левый Бейсужек, которые накапливают хрома до 180 мг/кг.

В донных отложениях показатели содержания хрома различаются больше. От носительно мало хрома накапливается в илах рек Кирпили и Куго-Ея – 95 мг/кг мас сы, тогда как в донных отложениях рек Понура, Кочеты, Бейсуг, Правый Бейсужек, Челбас и других концентрация хрома выходит за пределы 100 мг/кг массы.

концентрация, мг/кг и ие ек ек я с а уг ка ка ка ы Ея а -Е ил ур т йс ер ж уж ас сы лб ен че го он су рп Бе лб л йс Че ач Со Ко Ку ей ва П Ки Бе Че зн Ка Б е й в.

р.

не ы Ле С ав ед Пр Ср Рис. 18. Содержание хрома в пойменных почвах степных рек Кубани концентрация, мг/кг Ея я и ас ра к ек ка ка ты уг ка е же -Е ил ни йс с ер уж ы лб у че ба го он су рп е ос Бе ал йс Че Ко ач Ку л ей П С Ки Бе Че в зн.Б Ка е р.

й в не ы Ле С в д ра ре П С Рис. 19. Содержание хрома в донных отложениях степных рек Кубани Максимальные концентрации хрома отмечаются в единичных пробах в пойме реки Левый Бейсужек и достигают 1113 мг/кг (свыше 11 ПДК). Превышение ПДК вряд ли вызвано только антропогенным фактором, поскольку на территории иссле дуемых рек отсутствуют прямые источники загрязнения (гальванические производ ства, кожевенная и текстильная промышленность). Повышенные концентрации, ско рее всего, обусловлены петрохимией, т.е. содержанием различных соединений хрома в материнской породе. Вполне вероятно, что варьирование концентраций этого эле мента в почве также связано с различиями физико-химических характеристик грун тов.

Представляют интерес данные по содержанию хрома в почвах пойм и донных отложениях. Большие расхождения уровней хрома в донных отложениях отдельных рек объясняются различиями хозяйственной деятельности человека в конкретных бассейнах, разной скоростью течения и выносом хрома в море, зарастанием русел и выносом хрома с урожаем трав, возможными различиями в направленности воздуш ных потоков, и породном составе подстилающих пород и т.д. Пойменные почвы ис пытывают давление меньшего числа факторов и более однородные, что определило большую схожесть показателей содержания хрома по бассейнам.

Марганец (Mn). Известно, что в оптимальных количествах присутствие этого элемента в почве необходимо для нормального функционирования живых систем, поскольку как микроэлемент марганец участвует в таких важнейших биохимических процессах, как дыхание, фотосинтез, синтез белков, кроветворение, белковый, угле водный и жировой обмен веществ. Этот элемент требуется для всех микроорганиз мов и растений в незначительных количествах, избыток же его вызывает заболева ния и гибель живых организмов от болезней, связанных с резким нарушением обме на веществ (Белюченко, 1998).

Марганец принадлежит к довольно распространенным элементам, составляя 0, весовых % земной коры, и к одним из распространенных микроэлементов в лито сфере. Его содержание в горных породах изменяется в пределах 350-2000 мг/кг. При выветривании в атмосферных условиях соединения марганца окисляются, а обра зующиеся при этом оксиды вновь осаждаются и концентрируются в виде вторичных минералов. Обычно этот элемент аккумулируется в верхнем слое почв вследствие его фиксации органическим веществом, хотя он может накапливаться и в различных почвенных горизонтах, особенно обогащенных оксидами и гидроксидами железа (Овчаренко, 1997).

С увеличением кислотности в хорошо дренируемых почвах растворимость мар ганца возрастает. Растворимый в почвенных растворах, марганец образует комплек сы с органическим веществом, в основном с фульвокислотами. В кислых почвах марганец образует с гидроксидами железа железо-марганцевые конкреции. В черно земах России пределы содержания марганца составляют 340-1100 мг/кг. Фоновое со держание марганца в почвах мира – около 850 мг/кг (Овчаренко, 1997).

Для определения содержание валового марганца в почвах природно хозяйственных зон Институтом экологии было проанализировано свыше 800 поч венных образцов (табл. 102). Наиболее высокое содержание валового марганца свой ственно почвам горно-лесной зоны (средний показатель составил более 1000 мг/кг при колебании между порогами от 887,8 до 1342,2 мг/кг). Максимальные величины марганца обнаружены в одной точке в зоне богарного земледелия (21167,5) и в пред горной зоне (2112,1 мг/кг). Минимальное содержание марганца в почвах характерно для рекреационной зоны (156,1) и зоны виноградарства (187,3 мг/кг). Самые низкие средние показатели свойственны рекреационной (492,3) зоне и зоне рисосеяния (558,7 мг/кг почвы), что можно объяснить наиболее интенсивным промывным режи мом почвенных горизонтов в этих зонах по сравнению с остальными.

Таблица 102. Содержание марганца валового в почвах различных зон края, мг/кг Зона Среднее Минимум Максимум арифметическое 1 736,13 312,56 1057, 2 558,20 292,15 784, 3 636,83 318,16 965, 4 774,16 184,27 1262, 5 874,75 234,76 1562, 6 895,53 667,83 1342, 7 492,42 156,12 828, На основной части равнинной территории края (зоны богарная, рисосеяния, плавневая и виноградарства) среднее содержание валовой формы марганца колеб лется в верхнем слое почв большинства геохимических ландшафтов в пределах 587,4-876,2 мг/кг и только в ландшафтах 8 N (техногенный полеводческий с сево оборотом однолетних культур немелиорируемый гидрокарбонатно-кальциевый низ когорный и среднегорный трансэлювиальный на терригенных отложениях неогено вого возраста) и 9 Р (техногенный полеводческий с севооборотом однолетних куль тур немелиорируемый гидрокарбонатно-кальциевый низкогорный и среднегорный трансэлювиальный на терригенных отложениях палеогенового возраста) доля мар ганца превышает 1000 мг/кг почвы (табл. 103).

Таблица 103. Содержание валовой формы марганца в почвах геохимических ландшафтов отдельных природно-хозяйственных зон, мг/кг Зона Ландшафт Среднее Минимум Максимум арифметическое 1Q 765,505 574,340 1107, 3Q 769,114 312,560 1443, 5Q 736,535 524,640 2167, 7Q 728,416 326,450 873, 2 6Q 710,998 296,420 1280, 13Q 661,623 525,180 952, 14Q 626,818 327,550 894, 3 5Q 708,157 546,620 953, 6Q 587,365 318,160 822, 7Q 756,357 358,160 1483, 16N 730,900 644,820 876, 17Q 876,199 458,140 1514, 19N 727,932 512,640 922, 4 20K 742,215 566,750 984, 2N 862,318 766,540 953, 8N 1067,391 625,760 1816, 9P 1145,670 475,280 1872, 5 42N 1522,285 1042,240 2112, Максимальные величины марганца редко превышает минимальные в 3-4 раза;

в большинстве ландшафтов превышения колеблются от 50 до 200 %. Наиболее высо ким содержанием валовой формы марганца выделяются почвы ландшафта 42 N (биогенный ландшафт лиственных лесов гидрокарбонатно-кальциевый низкогорный и среднегорный трансэлювиальный на терригенных отложениях неогенового возрас та) предгорной зоны края (средний показатель 1522,3 при варьировании от 1042,2 до 2112,1 мг/кг почвы). Высокая концентрация валового марганца в почвах всех геохи мических ландшафтов позволяет утверждать, что основным его источником поступ ления в почвы являются подстилающие их породы.

Наиболее богаты общим марганцем почвы геохимических ландшафтов 5 Q (техногенный агроландшафт полеводческий с севооборотом однолетних культур не мелиорируемый гидрокарбонатно-кальциевый равнинный трансаккумулятивный на терригенных элювиальных отложениях четвертичного возраста) – 2167,5 мг/кг поч вы в зоне богарного земледелия и 42 N (биогенный ландшафт лиственных лесов гид рокарбонатно-кальциевой низкогорный и среднегорный трансэлювиальный на тер ригенных отложениях неогенового возраста) – 2112,1 мг/кг почвы в зоне предгорий.

Средняя концентрация подвижной формы марганца в почвах геохимических ландшафтов варьирует относительно мало – от 175,8 (ландшафт 5 Q в зоне богарного земледелия) до 285,9 мг/кг почвы (ландшафт 7 Q в плавневой зоне) (табл. 104).

Таблица 104. Содержание подвижной формы марганца в почвах геохимических ландшафтов по природно-климатическим зонам края, мг/кг Зона Ландшафт Среднее Минимум Максимум 1Q 190,601 142,540 312, 3Q 187,973 39,770 536, 5Q 175,809 105,220 256, 7Q 177,023 104,670 266, 13Q 164,690 117,600 257, 14Q 212,945 84,500 314, 3 5Q 193,198 142,570 244, 6Q 175,591 132,750 284, 7Q 285,888 173,570 372, 16N 182,980 142,120 216, 4 17Q 253,505 206,370 312, 2N 228,175 182,410 302, В пределах отдельных ландшафтов в большинстве случаев разрывы между нижними и верхними порогами сравнительно небольшие и только в ландшафтах 3 Q (зона богарного земледелия) и 14 Q (плавневая зона) максимальные величины пре вышают минимальные в 13 и 4 раза соответственно. Выровненность как средних, так и пороговых величин даёт основание считать главным источником поступления мар ганца в почвы/подстилающие породы.

Сравнение уровней содержания марганца в верхнем слое почв основных ландшафтов некоторых административных районов указывает на большие различия их средних величин;

практически только в двух ландшафтах - 8 N (1235,7) и 9 Р (1145,7 мг/кг) в Анапском районе уровни валового марганца превышают в 1000 мг (Приложение 1, табл. 41). Анализируя содержание марганца в почвах различных геохимических ландшафтов природно-хозяйственных зон края, можно с уверенно стью определить их основой источник – подстилающие породы.

Содержание подвижного марганца в геохимических ландшафтах отдельных районов края коррелирует весьма основательно с его валовой формой (Приложение 1, табл. 42). Разница между минимальными и максимальными величинами в боль шинстве ландшафтов незначительная;

только в ландшафте 54 К (Абинский район), Q (Ейский район) и 14 Q (Крыловской район) максимальные величины превышают минимальные более чем в 3 раза.

Общее состояние почв степной зоны края характеризуется валовым количест вом марганца, содержание которого определялось в Институте экологии методом рентгенофлюоресцентного анализа в порошковых пробах почв на спектрометре «Спектроскан Макс». Предельно допустимая концентрация валовой формы марганца в почве нормируется и составляет 1500 мг/кг.

Анализ почвенных образцов, отобранных в поймах степных рек на содержание валовой формы марганца, показал стабильность средних концентраций данного эле мента, не превышающих установленных нормативов ПДК по всем обследованным объектам. В среднем концентрация валового марганца находится в диапазоне от до 711 мг/кг (рис. 20). Из общей картины выделяются почвы поймы реки Левый Бей сужек, где средняя концентрация изучаемого элемента составляет 974,69 мг/кг при максимальном значении 5861,5 мг/кг (3,91 ПДК). Повышенное содержание данного элемента в отдельных пробах указывает на наличие локальной геохимической ано малии, вызванной антропогенным прессом (свалка бытовых отходов, автодорога).

Следует также отметить, что река Левый Бейсужек протекает через крупные насе лённые пункты края (город Кореновск, станица Брюховецкая) и, следовательно, ис пытывает на себе интенсивную антропогенную нагрузку через выбросы твердых от ходов, бытовых и промышленных стоков. В образцах пойменных почв остальных рек валовый уровень марганца в среднем ниже 200 мг/кг почвы.

концентрация, мг/кг и ек ек я с а уг ка ка а ы Ея а -Е ил ур ск т йс ер ж уж ы лб че а го он су рп ос Бе лб л йс Че Ко Ку ей ва П Ки С Бе Че Ка Б й в.

р.

валовое содержание вы Ле С ра подвижная форма П Рис. 20. Содержание марганца в пойменных почвах степных рек Кубани Наибольшую опасность представляют подвижные формы (доступные для рас тений), которые характеризуются высокой биохимической активностью и способно стью накапливаться в биосредах. При определении данной формы марганца приме нялся атомно-абсорбционный метод исследования с использованием спектрометра «Квант-2А» с пламенной атомизацией пробы.

Усреднённые концентрации подвижных форм марганца в пойменных почвах исследуемых рек колеблются в небольшом диапазоне - от 117,38 до 184,21 мг/кг.

Полученные данные находятся в пределах фоновых значений, характерных для почв Краснодарского края (при использовании в качестве экстрактора 1 М раствора азот ной кислоты). В нормативных документах данная форма не нормируется.

Лабораторный анализ донных отложений проводился по аналогии с почвой. По результатам исследований донных отложений степных рек Кубани на содержание марганца выявлено, что средние концентрации валовых форм данного элемента загрязнителя не превышают установленных нормативов ПДК, разработанных для почв (рис. 21). Максимальное значение указанной формы марганца отмечено в дон ных отложениях реки Куго- Ея и составляет 71% от предельно допустимой концен трации.

концентрация, мг/кг и ек ек я с а уг ка ка ты Ея а а -Е ил ур ск йс ж уж ер ы лб че а го он су рп ос Бе лб л йс Че Ко Ку ей ва П Ки С Бе Че Ка Б й в.

р.

вы валовое содержание Ле С ра П подвижная форма Рис. 21. Содержание марганца в донных отложениях степных рек Кубани Средние показатели содержания подвижных форм марганца в донных отложе ниях несколько выше аналогичной формы в почвах и колеблются в диапазоне от 147,6 до 235,7 мг/кг, что объясняется аккумуляцией загрязнителей за счет глинистых частиц и бентосных организмов.

Сорбция марганца донными отложениями зависит от особенностей их состава и содержания в них органических веществ. В конечном итоге, марганец в водных эко системах концентрируется в придонных осадках и в биоте, в то время как в самой воде он остается в сравнительно небольших количествах.

В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания желе зо-марганцевых руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит, псило мелан, браунит, манганит, черная охра) (Овчаренко, 1997). Значительные количества марганца поступают в систему в процессе разложения водных животных и расти тельных организмов, особенно синезеленых и диатомовых водорослей и высших водных растений. Поскольку марганец балластом входит в состав удобрений и пес тицидов, то он может попадать в водоемы вместе со стоком с прилегающих сельско хозяйственных угодий.

Повышение концентрации растворенного марганца в природных водах часто связано с таким процессом, как закисление. Выпадение кислотных осадков способ ствует снижению значения рН и переходу марганца из сорбированного на минераль ных и органических веществах в свободное состояние.

Лабораторное исследование проб воды осуществлялось с использованием атом но-абсорбционного спектрометра «Квант-Z.ЭТА» с электротермической атомизаци ей пробы. Результаты анализов проб воды показали высокое содержание марганца в воде большинства исследуемых степных рек Кубани. Для определения качества по верхностных природных вод по содержанию марганца полученные значения сравни вались с установленными нормативами, разработанными для водоемов рыбохозяйст венного (ПДК1=0,01 мг/дм3) и хозяйственно-бытового (ПДК2=0,1 мг/дм3) использо вания.

Так, максимально зафиксированные значения марганца по рекам достигают ПДКрх для реки Средняя Челбаска, 20 ПДКрх - в реках Правый Бейсужек и Понура.

В остальных реках максимальные концентрации растворенного марганца в воде ни же, хотя и превышают ПДКрх. В воде всех притоков реки Ея средние концентрации марганца находятся на уровне, превышающем ПДКрх. Однако в самой реке данный показатель составляет 0,7 ПДК (рис. 22).

Результаты анализов показали, что превышение предельно допустимых концен траций по марганцу для водоемов хозяйственно-бытового назначения (0,1 мг/кг) от мечено в воде реки Кирпили (1,2 ПДК) и Средняя Челбаска (1,7 ПДК). Кроме этого, в отдельных пробах воды рек Правый Бейсужек и Челбас отмечаются концентрации на уровне 2,5 и 1 ПДКхб соответственно. Для других исследуемых степных рек со держание растворимых форм марганца не превышает указанного выше норматива.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 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.