Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 8
1.1 Магнитные свойства почв 8
1.1.1 Магнитные свойства вещества 9
1.1.2 Магнитная восприимчивость твердой фазы почв 12
1.1.3 Применение величин магнитной восприимчивости в почвоведении 19
1.2 Тяжелые металлы в почвах 24
1.2.1 Источники поступления тяжелых металлов в почву 24
1.2.2 Пространственное распределение тяжелых металлов 29
1.2.3 Распределение тяжелых металлов в почвах 31
Заключение к обзору литературы 35
ГЛАВА 2 Природные условия, объекты и методы исследований 37
2.1 Природные условия почвообразования, объекты исследований 37
2.1.1 Природные условия почвообразования 37
2.1.2 Объекты исследований 41
2.2 Методы исследований 50
2.2.1 Методы измерения магнитной восприимчивости почв 50
2.2.2 Отбор почвенных проб 50
2.2.3 Методы аналитических исследований 51
2.2.4 Расчет суммарного показателя загрязнения 52
ГЛАВА 3 Связь содержания тяжелых металлов в почвах с их величиной магнитной восприимчивости 54
3.1. Связь содержания тяжелых металлов в верхних горизонтах почв с их магнитной восприимчивостью 54
3.2 Изучение взаимосвязи распределения тяжелых металлов и величин магнитной восприимчивости в почвенном профиле 62
Заключение к главе 3 67
ГЛАВА 4 Диагностика загрязнения почв тяжелыми металлами на основе измерений магнитной восприимчивости почв 69
4.1 Использование показателей магнитной восприимчивости почв для
выявления территорий, загрязненных тяжелыми металлами, в зави симости от удаленности их от источников загрязнения 69
4.1.1 Использование показателей магнитной восприимчивости почв для выявления территорий пригородной зоны г. Ижевска, загрязненных тяжелыми металлами 69
4.1.2 Использование показателей магнитной восприимчивости почв для экологической оценки загрязнения придорожных территорий тяжелыми металлами 74
2 Использование показателей магнитной восприимчивости почв для оценки загрязнения их тяжелыми металлами 82
Заключение к главе 4 87
ГЛАВА 5 Использование показателей магнитной восприимчивости почв в мониторинге загрязнения их тяжелыми металлами 90
1 Использование показателей магнитной восприимчивости почв для целей локального мониторинга загрязнения их тяжелыми металлами 90
2 Использование показателей магнитной восприимчивости для целей мониторинга загрязнения тяжелыми металлами почв
рекреационных территорий 92
Заключение к главе 5 99
Выводы 101
Практическое предложение 103
Библиографический список
- Магнитная восприимчивость твердой фазы почв
- Методы измерения магнитной восприимчивости почв
- Изучение взаимосвязи распределения тяжелых металлов и величин магнитной восприимчивости в почвенном профиле
- Использование показателей магнитной восприимчивости почв для экологической оценки загрязнения придорожных территорий тяжелыми металлами
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время во всем мире серьезной проблемой стало загрязнение почв тяжелыми металлами. Среднее Предуралье относится к индустриально развитым регионам, где значительные площади почв испытывают существенное влияние техногенного загрязнения тяжелыми металлами. Загрязнение почв тяжелыми металлами приводит их к деградации, и почва становится непригодной к сельскохозяйственному использованию. Поэтому возникает необходимость выявления почв, загрязненных тяжелыми металлами с тем, чтобы, во-первых, учесть их при размещении и планировании сельскохозяйственных угодий, садово-огородных массивов, зон отдыха и, во-вторых, повлиять на предприятия-загрязнители в отношении строгого соблюдения соответствующих ГОСТов на техногенные выбросы в атмосферу.
Используемые в настоящее время методы определения тяжелых металлов в почвах весьма трудоемки и малопроизводительны. В связи с этим, поиск новых высокоэффективных, объективных и легко определяемых диагностических показателей выявления почв, загрязненных тяжелыми металлами, является актуальной задачей. В этом направлении перспективным, основанным на измерениях магнитной восприимчивости почв, является экспрессный магнитометрический метод оценки загрязнения почв тяжелыми металлами.
Цель настоящей работы - выявить связи содержания тяжелых металлов в почвах Среднего Предуралья с величиной магнитной восприимчивости и на этой основе обосновать возможности использования показателя магнитной восприимчивости для диагностики загрязненности их тяжелыми металлами.
В соответствии с этим необходимо было решить следующие задачи: 1. Выявить корреляционные связи содержания тяжелых металлов в почвах с их величиной магнитной восприимчивости.
2. Изучить особенности взаимосвязей распределения тяжелых металлов
и величин магнитной восприимчивости в почвах в зависимости от удаленности их от источников загрязнения.
Изучить возможность применения показателя магнитной восприимчивости для целей мониторинга загрязнения почв тяжелыми металлами.
Изучить возможность использования магнитометрического экспресс-метода для оперативного и детального картирования почв, загрязненных тяжелыми металлами.
Научная новизна. Разработаны теоретические и практические положения концепции использования величин магнитной восприимчивости почв в качестве диагностического показателя для выделения почв, загрязненных тяжелыми м еталлами. Выявлены и проанализированы закономерности связи содержания тяжелых металлов в почвах Среднего Предуралья, а также суммарного показателя загрязнения почв тяжелыми металлами с их величиной магнитной восприимчивости в пространстве и во времени. Показано, что величина магнитной восприимчивости почв может использоваться для выделения площадей, которые нуждаются в обследовании на загрязнение тяжелыми металлами в первую очередь. Исследования в условиях Среднего Предуралья проведены впервые.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Экспресс-метод оценки загрязнения почв тяжелыми металлами, основанный на измерениях магнитной восприимчивости почв, может быть использован для выделения зон пространственного распространения загрязнения почв тяжелыми металлами. Установленные в работе связи магнитной восприимчивости почв с содержанием в них тяжелых металлов и с суммарным показателем загрязнения тяжелыми металлами почв позволили разработать общую методологию использования магнитной восприимчивости в качестве диагностического показателя комплексного загрязнения почв тяжелыми металлами, что явилось основой для составления картосхемы загрязнения тяжелыми металлами почв парка культуры и отдыха им. СМ. Кирова г. Ижевска, а также проведения мониторинга за загрязнением почв парка тяжелыми металлами. Результаты
исследований используются в учебных и научных учреждениях: в ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», в Удмуртском государственном университете, в Удмуртском государственном научно-исследовательском институте сельского хозяйства при выполнении научных работ, а также нашли отражение в учебнике «Почвоведение с основами геологии» (Ковриго В.П., Кауричев И.С, Бурлакова Л.М., 2008).
Основные положения, выносимые на защиту.
Корреляционные связи величин магнитной восприимчивости техноген-но-загрязненных территорий с содержанием в них тяжелых металлов позволяют использовать показатель магнитной восприимчивости в качестве диагностического показателя загрязнения их тяжелыми металлами.
Выделение территорий, загрязненных тяжелыми металлами, на основе магнитометрического экспресс-метода.
Мониторинг загрязнения почв тяжелыми металлами на основе измерений магнитной восприимчивости почв.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Удмуртия накануне третьего тясячелетия» (Ижевск, 1998), на научно-практической конференции в Ижевской ГСХА (Ижевск, 1998), на Всероссийских конференциях: «Адаптивные технологии в растениеводстве» (Ижевск, 2004), «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005), «Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве» (Ижевск, 2006), «Инновационное развитие АПК, итоги и перспективы» (Ижевск, 2007), «Рациональное использование земельных ресурсов России» (Киров, 2007), на научной конференции, посвященной 100-летию кафедры почвоведения имени Л.Н. Александровой (Санкт-Петербург, 2006).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 10 научных работах, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале «Земледелие», включенного в список ВАК.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, 5 глав, выводов и практического предложения, библиографического списка из 308 источников, в том числе 48 - зарубежных авторов, 42 приложений. Общий объем работы составляет 226 страниц, основной материал изложен на 103 страницах, содержит 28 таблиц, 9 рисунков.
Автор искренне благодарит научного руководителя: доктора сельскохозяйственных наук, профессора В.П. Ковриго за руководство исследованиями, кандидата биологических наук, доцента кафедры агрохимии и почвоведения Л.А. Обыденову, как главного консультанта по агрофизическим вопросам, а также сотрудников Проблемной научно-исследовательской лаборатории магнетизма почв кандидата сельскохозяйственных наук Н.А. Бусорги-ну, Т.П. Иванову, Е.А. Панкратову и заведующую межкафедральной аналитической лабораторией Л.Ф. Одинцову, оказывавших содействие в выполнении исследований. Автор выражает глубокую признательность коллективу ОАО Агрохимцентр «Удмуртский» и лично его директору, кандидату сельскохозяйственных наук, профессору АЕ А.И. Безносову, оказавших содействие в выполнении экспериментальных работ. Автор искренне признателен сотрудникам кафедры агрохимии и почвоведения за ценные советы и обсуждение результатов исследований.
Магнитная восприимчивость твердой фазы почв
Твердая фаза почв и пород состоит из обломков первичных и вторичных минералов, органического вещества и органо-минеральных соединений. В почвах и породах чаще встречаются минералы, содержащие кислород, кремний, алюминий и железо, так как эти элементы преобладают в земной коре (86,78 %) (цит. Короновский Н.В. с соавт., 2005). В связи с этим магнитные свойства почв во многом определяются магнетизмом этих минералов.
Наиболее распространенными первичными минералами в почвах, содержащими кислород, кремний, алюминий и железо, являются полевые шпаты, кварц, слюды, пироксены и амфиболы - они наследуются почвами от материнской породы. Чистые полевые шпаты и чистый кварц являются диамаг-нетиками (таблица 1). Они склонны к изоморфным замещениям кремния на Fe3, что приводит к парамагнетизму этих минералов (Магнетизм почв, 1995). Слюды имеют более сложную кристаллическую структуру. Они могут содержать значительное количество структурного железа (особенно биотит K(Mg, Fe)3 [АІБіз OioOH]2) и относятся к парамагнетикам. Амфиболы (R2 [SiOn] [ОН2]) также содержат большое количество структурного железа и являются парамагнетиками (таблица 1).
Примечание: Д - диамагнетик, П — парамагнетик, Ф — ферримагнетик, АФ - антиферромагнетик. Класс магнетика указан при комнатной температуре. Среди вторичных минералов-силикатов в почвах наиболее распростра нены глинистые минералы. Большое значение для почв имеют минералы группы монтмориллонита, химическая формула которого Al2[Si40io(OH)2-nH20]. Природные монтмориллониты склонны к изоморфным замещениям. В части тетраэдров кремний может быть замещен на "1.1. 4 1 Fe , а алюминий в октаэдрах на Fe , Fe . Монтмориллониты относятся к парамагнетикам (таблица 1).
Каолинитовая группа глинистых минералов также широко распространена в почвах. Природные каолиниты менее склонны к изоморфным замещениям, чем монтмориллониты. Каолинит является диамагнетиком (таблица 1).
Для магнитных свойств почв большой интерес представляют оксиды железа. Магнетит (Fe304) относится к ферримагнетикам и обладает, среди оксидов железа, максимальной магнитной восприимчивостью (таблица 1). Происхождение магнетита может быть магматическое, биогенное, космическое и техногенное (Глебова И.Н., 1983; Maher В.А., 1986; Магнетизм почв, 1995; Водя-ницкий Ю.Н. с соавт., 1995, 1998 а, 1998 б; Водяницкий Ю.Н., 2003).
В почвах магнетит встречается в виде первичных и вторичных минералов. Первичный магнетит встречается в виде черных прозрачных зерен неправильной формы, реже в виде октаэдров (Парфенова Е.И. с соавт., 1962). В настоящее время, в связи с загрязнением, в почву поступает большое количество техногенного магнетита, частицы которого имеют относительно крупные размеры в форме шариков (Магнетизм почв, 1995). Магнетит обычно содержит разнообразные элементы в виде примесей, некоторые входят изоморфно в его структуру (Cr, Zn, Ni, Со и др.) (Трухин В.И. с соавт., 1983). В магнетите фиксируются разнообразные замещения железа. Двухвалентное железо (Fe ) замещается Ni, а трехвалентное (Fe ) - Cr. Содержание тяжелых металлов в магнетите часто превышает 1 %. В общем, концентрация тяжелых элементов в магнетите убывает в порядке: Zn Ni Со Си (Крылова М.Д. с соавт., 1991). Некоторые тяжелые металлы не рассеиваются равномерно по всему объему частицы магнетита, а образуют зоны концентрации, например, зоны, обогащенные Ni и обедненные Fe(SidhuP.S. etal., 1981).
Магнетит встречается в почвах различных почвенно-биоклиматических поясов (Matsusaka Y. et. al, 1965; Лукашев К.М. с соавт., 1969; Румянцева Т.И., 1971; Смирнов Ю.А., 1978; Водяницкий Ю.Н., 1992, 2003; Водяницкий Ю.Н. с соавт., 1998 б). В.A. Maher (1988) обнаружил техногенный магнетит в горизонте А бурой почвы в районе Чешира (Британия), a Z. Strzyszez (1989) в почвах под лесом в районе сталелитейных заводов Силезии (Польша). В России отмечено накопление техногенного магнетита в почвах в зоне действия металлургических комбинатов в Магнитогорске, Череповце и др. (Водяницкий Ю.Н., 1998). Частично окисленный магнетит, по данным Н.А. Седьмова (1989), является одним из основных техногенных железосодержащих частиц, распространяемых аэральным путем.
Маггемит (уБегОз) обладает высоким значением магнитной восприимчивости и относится к ферримагнетикам (таблица 1). Он образуется путем старения и медленного окисления магнетита, а также вследствие окисления лепидок-рокитовых, гетитовых и лимонитовых частиц, при наличии в качестве восстановителя, органического вещества (Чухров Ф.В. с соавт., 1975; Mullins С.Е., 1977; Смирнов Ю.А., 1978; Фокин А.Д., 1986).
Маггемит встречается в тропических и субтропических почвах, а также в почвах умеренного климата (Schwertmann U. et. al., 1959; Смирнов Ю.М., 1978; Водяницкий Ю.Н., 1992). Он обнаружен в почвах легкого гранулометрического состава с высоким содержанием гумуса и железа (Водяницкий Ю.Н., 1993, 2003). Большое количество техногенного маггемита поступает в почву аэральным путем. Он фиксирует Cr, Zn, Ni, Со и Си (Sidhu P.S. et. al., 1981).
Методы измерения магнитной восприимчивости почв
Для выполнения научной работы отбор почвенных проб проведен нами в период с 1992 по 2007 гг. Все работы по сбору почвенных проб, их хранению и подготовке к анализу выполнены в соответствии с общепринятыми методами (Методические рекомендации ..., 1982, 1987, 1999; Методические указания ...,1992,1996).
Отбор почвенных проб в 30-ти километровой пригородной зоне г. Ижевска проведен сотрудниками ОАО Агрохимцентр «Удмуртский» в 1992 г. Пробы почв отбирали в слое 0 - 20 см по лучам, направленным от окраины города по розе ветров: в южном, северном, восточном, западном, юго-западном, юго-восточном, северо-западном и северо-восточном направ лениях в 200 м от автотрасс. В зоне до 5 км площадки закладывали с интервалом в 200 м, а в зоне от 5 до 30 км - 500 м. Всего было заложено 600 пробных площадок. С каждой площадки была отобрана объединенная почвенная проба (Методические указания ..., 1992).
Отбор почвенных проб на территории парка культуры и отдыха им. СМ. Кирова на определение тяжелых металлов был проведен нами совместно с кафедрой общей экологии Удмуртского государственного университета. Исследования были проведены в 1996 и 2005 гг. (Методические рекомендации ..., 1987).
Отбор почвенных проб в придорожной полосе автодороги Ижевск-Воткинск проведен нами в 2005 г. Почвенные пробы отбирали из слоя 0 - 10 см на расстоянии 5, 10, 15, 20, 30, 50 и 80 м от полотна автодороги в четырехкратной повторности на каждом расстоянии (количество образцов - 28) (Методические рекомендации ..., 1999).
Методы аналитических исследований
Аналитические исследования проводили следующими методами: 1. Приготовление солевой вытяжки и определение рН по методу ЦИНАО - потенциометрическим методом (ГОСТ 26483 - 85); 2. Гидролитическая кислотность по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91); 3. Сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821 - 88); 4. Степень насыщенности основаниями - расчетным способом (Практикум ...,1995); 5. Содержание гумуса по методу И.В. Тюрина в модификации В.И. Симакова (ГОСТ 26213 - 91); 6. Подвижный фосфор по методу А.Т. Кирсанова (ГОСТ 26207 - 91); 7. Обменный калий по методу А.Т. Кирсанова (ГОСТ 26207 - 91); 8. Подвижные формы ТМ в почвах парка К и О им. СМ. Кирова г. Ижевска определяли в лаборатории почвенной экологии УдГУ: Fe, Си, Zn, Мп - атомно-абсорбционным методом в вытяжке 1 н НС1 на приборе «Спектр - 1» ; РЬ и Cd - колориметрическим методом в вытяжке 2 н НС1 с использованием индикаторов сульфарсазена (РЬ) и бромбензтиазо (Cd), Со - колориметрическим методом в вытяжке 1 н HN03 с пиридиназо нафтолом (Методическиерекомендации ..., 1987). 9. Валовые и подвижные формы ТМ (Pb, Zn, Си, Со, Cd, Cr, Ni) в почвах реперных участков, пригородной и придорожной территорий определяли в ОАО Агрохимцентр «Удмуртский» атомно-абсорбционном методом. Валовые формы извлекали вытяжкой горячей 1 : 1 HNO3, подвижные - ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 на атомно-абсорбционном спектрофотометре (Методические указания ..., 1992; ГОСТ Р. 50684 - 94; ГОСТ Р. 50686 - 94; ГОСТ Р. 50687 - 94).
Расчет суммарного показателя загрязнения
Суммарный показатель загрязнения (СПЗ) — интегральный показатель в условиях многокомпонентного загрязнения почв тяжелыми металлами. С помощью суммарного показателя загрязнения оценивают реальную ситуацию химического загрязнения земель. Учитывая, что суммарный показатель загрязнения проявляет очень сильную зависимость от числа учитываемых элементов (п), желательно, чтобы число исследуемых загрязнителей при обследовании территории было постоянным.
Суммарный показатель загрязнения рассчитывали по формуле: СПЗ = ЕКс-(п-1) (3) где Кс = Q/Сф - коэффициент концентрации, Q - содержание элемента в исследуемом объекте, мг/кг; Сф — фоновое содержание элемента, мг/кг; п — число учитываемых элементов (Методические рекомендации ..., 1982). По суммарному показателю загрязнения выделяют категории загрязнения: допустимая - СПЗ 16, умеренно опасная СПЗ - 16 - 32; высокоопасная СПЗ -32 - 128 и чрезвычайно опасная СПЗ 128 (Методические рекомендации ...,1982).
Математическая обработка данных результатов выполнена по общепринятым методикам статистики (Доспехов Б.А., 1985). Дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ выполнен на персональном компьютере с помощью прикладных программ Microsoft Excel.
Изучение взаимосвязи распределения тяжелых металлов и величин магнитной восприимчивости в почвенном профиле
Сравнивая эти значения необходимо отметить, что наблюдались достоверные различия в содержании тяжелых металлов, которые имели несколько закономерностей (приложения В 9 - В 14).
В почвах ближних участков лучей северного, южного и западного направлений отмечены максимальные значения всех определяемых валовых форм тяжелых металлов, а также и их величин % (таблица 15).
Более высокое содержание валовых форм ТМ и величин % в почвах, расположенных на участке луча (0-10 км) северного направления можно объяснить наличием хвойных лесов в этом направлении. Известно, что время жизни хвои составляет 3-4 года, кроме того хвоинки покрыты смолой, которая способствует прилипанию к ним частиц, распространяемых аэральным путем. Следовательно, кроны хвойных пород задерживают переносимые ветром частицы в течение 3-4 лет круглогодично. В отличие от хвойных пород на лиственные породы частицы оседают только в течение 5-6 месяцев в году и уносятся ветром дальше, когда нет листьев.
Для проверки высказанного предположения в направлении северного луча были проведены измерения величин х опада хвойных и лиственных пород на участках леса, расположенных в 8 и 25 км от черты г. Ижевска (таблица 16). Таблица 16 - Удельная магнитная восприимчивость лесной подстилки древесных пород в окрестностях г. Ижевска Место проведения измерений Магнитная восприимчивость лесной подстилки (% 108, м3кг) лиственные породы хвойные породы 8 км 18-40 42-46 25 км 7-20 5-17
Анализ данных таблицы 16 показал, что величина % опада хвойных пород значительно превышала величину % опада лиственных пород на участке леса, расположенного в 8 км от черты города. Совершенно другая закономерность наблюдалась на участке леса, расположенного в 25 км от черты города, магнитная восприимчивость хвойного опада была несколько ниже магнитной вос приимчивости опада лиственных пород. Этот район находится вдали от источников загрязнения ТМ и более высокую величину магнитной восприимчивости опада лиственных пород можно объяснить тем, что он обладает более высокой зольностью, чем опад хвойных пород. Также была измерена магнитная восприимчивость лесной подстилки под лиственными и хвойными породами деревьев в парке культуры и отдыха им. СМ. Кирова. Средняя величина магнитной восприимчивости подстилки под лиственными породами составила 154,0 10"5 ед. СИ, а под хвойными была достоверно выше на 237,0 10"5 ед. СИ при HCP0i 160,0 10"5 ед. СИ (приложения В 15, В 16).
Аналогичные закономерности изменения содержания валовых форм тяжелых металлов и магнитной восприимчивости в зависимости от удаленности от черты города наблюдались и в западном направлении. Наибольшие значения содержания ТМ и величин % отмечены на расстоянии 0 - 10 км от черты города (таблица 15). С удаленностью от города наблюдалось одновременное достоверное снижение содержания тяжелых металлов и магнитной восприимчивости (приложение В 11).
Достоверность различий содержания валовых форм, определенных ТМ, в северном, южном и западном направлениях между ближними и средними участками наблюдалась в 86 % случаях, между ближними и дальними -в 53 %, а между средними и дальними - в 24 % случаях. Наиболее высокий процент достоверных различий содержания валовых форм ТМ между ближними и средними участками указывает на накопление аэрогенных поллютантов на ближних участках лучей данных направлений. Также установлено существенное различие и в значениях магнитной восприимчивости почв на разных участках лучей. Достоверность различий по величине % почв между ближними и средними участками лучей наблюдалась в 100 % случаях, ближними и дальними — в 67 %, а между средними и дальними участками существенных различий не обнаружено, то есть величина % почв на разных участках лучей изменялась аналогично изменениям содержания в них тяжелых металлов. Совершенно другая закономерность отмечена для восточного, северовосточного и юго-восточного направлений (приложения В 12 - В 14). На ближних участках к городу содержание ТМ в почвах ниже, чем на средних и дальних, которое достоверно увеличивалось от ближних участков к средним - в 67 % случаях, от ближних к дальним в - 86 %, а от средних к дальним в -24 % случаях.
Достоверность различий между средней величиной % почв ближних и средних участков наблюдалась в 67 % случаях, ближних и дальних в - 100 %, а средних и дальних — в 67 % случаях, то есть изменение значений % почв на разных участках лучей восточного, северо-восточного и юго-восточного н а-правлений также аналогично изменению содержания в них тяжелых металлов.
На территории дальних участков лучей восточного, северо-восточного и юго-восточного направлений расположено Гремихинское нефтяное месторождение. Как следует из данных таблицы 15 на участках лучей, расположенных на территории месторождения, наблюдались более высокие значения содержания валовых форм ТМ по сравнению с ближними к месторождению участками лучей. Наибольшие концентрации Со и Ni в почвах нефтяных месторождений также были обнаружены М.Ю. Гилязовым (2001) и А.И. Пузаковым с соавт. (2004) при изучении ими почв, расположенных над нефтяными месторождениями. Земли над Гремихинским месторождением представлены дерново-подзолистыми почвами легкого и среднего гранулометрического состава. Нами было проведено измерение магнитной восприимчивости почв непосредственно на территории месторождения и аналогичных почв, расположенных вблизи месторождения. Средняя величина % почв Гремихинского месторождения составила 69,3 10"8 м3/кг, а на территории прилегающей к месторождению - 29,4 10"8 м3/кг. Следовательно, территория нефтяного Гремихинского месторождения характеризовалась более высоким содержанием в почвах валовых форм ТМ и более высокой величиной х по сравнению с аналогичными почвами близлежащих к месторождению территорий. Ю.В. Микляев с соавт. (1982), изучая магнитную восприимчивость почв нефтяного месторождения и аналогичных почв, расположенных вблизи месторождения, также обнаружил более высокие значения магнитной восприимчивости почв нефтяного месторождения. В результате исследований выявлена аналогичность распределения содержания валовых форм тяжелых металлов и магнитной восприимчивости в почвах, расположенных на разных участках лучей. «Процент аналогичности» изменения величин магнитной восприимчивости и содержания валовых форм тяжелых металлов составил 74 %.
Использование показателей магнитной восприимчивости почв для экологической оценки загрязнения придорожных территорий тяжелыми металлами
Связь валового содержания Сг прямая сильная и средняя с этими же показателями (таблица 20). Прямой высокой корреляции между содержанием ТМ и гумусом в почвенных пробах придорожной полосы Ижевск-Воткинск не обнаружено, хотя на содержание ТМ гумус оказывает влияние.
Н.Л. Байдина (1994), изучив инактивацию ТМ гумусом в техноген-нозагрязненной почве, свидетельствовала о том, что в гумусе техногеннозаг-рязненной почвы, по сравнению с фоном, аккумулируется очень большое количество Pb, Zn, Си и Cd, что свидетельствует о значительной потенциальной возможности гумусовых веществ закреплять ТМ. В.Н. Переверзев с со-авт. (2002), изучая аккумуляцию Ni и Си, отметили их фиксацию органическими коллоидами. Наблюдалась тенденция к появлению обратных связей содержания ТМ в почвах с содержанием в них подвижных форм фосфора. Среди факторов, влияющих на подвижность ТМ в почвах, следует назвать наличие соединений фосфора. Фосфор может не ограничивать растворимость ТМ (Горбатов B.C., 1986) и подавлять их сорбцию коллоидами.
Отдельно необходимо остановиться на взаимосвязи содержания тяжелых металлов и обменного калия. На расстоянии 30, 50 и 80 м от полотна дороги содержание обменного калия находилось в интервале 429 - 438 мг/кг. В дальнейшем с уменьшением расстояния от полотна дороги содержание обменного калия достоверно снижалось и самое низкое его содержание наблюдалось в 5 м от дороги (таблица 19). В данном случае выявлено наличие сильной и средней обратной корреляционной связи содержания калия с содержанием тяжелых металлов (таблица 20). Возможно, это объясняется тем, что калий является одновалентным катионом, а определяемые нами тяжелые металлы имеют более высокую валентность, они обладают более высокой энергией внедрения и вытеснения катионов, вследствие чего тяжелые металлы способны вытеснять калий из почвенно-поглощающего комплекса.
На расстоянии до 20 м от полотна дороги накапливаются техногенные оксиды и гидрооксиды железа, о чем свидетельствуют существенные различия в величинах аг. Оксиды и гидроксиды железа обладают способностью аккумулировать ТМ (Пинский Д.Л., 1995; Водяницкий Ю.Н. с соавт., 1998). Аккумуляция ТМ оксидами и гидроксидами железа происходит благодаря их высокой селективности по отношению к катионам тяжелых металлов.
Также проведено изучение влияния автотранспорта на величину магнитной восприимчивости почв на территории лесного массива, прилегающего к посту ГАИ на перекрестке улиц Песочная и Студенческая по Якшур-Бодьинскому тракту. Пользуясь вышеприведенным уравнением (рисунок 4) регрессии был рассчитан суммарный показатель загрязнения придорожной полосы Якшур-Бодьинского тракта (таблица 21).
Результаты исследований свидетельствовали о снижении суммарного показателя загрязнения от высокоопасного (СПЗ — 71- 84) до умеренно опасного уровня загрязнения (СПЗ — 20 -22) и о значительном снижении величин магнитной восприимчивости почв, в связи с удаленностью от полотна дороги.
Исследование по применению показателей магнитной восприимчивости почв для оценки уровня загрязнения земель тяжелыми металлами проведено на почвах парка К и О им. СМ. Кирова г. Ижевска. Отбор почвенных проб, методики проведения анализов и измерений магнитной восприимчивости изложены в главе 2. Результаты определения содержания подвижных форм Fe, Mn, Zn, Си, Pb, Cd, Со, агрохимических показателей и величин магнитной восприимчивости почв представлены в приложениях В 25 - В 26.
Почвенный покров территории парка, площадью около 180 га, представлен дерново-глубокоподзолистой супесчаной почвой, которая имела следующие агрохимические показатели (М±т) верхнего гумусового горизонта: содержание органического вещества — 7,60 ± 0,82 %; pHKci - 6,3 ± 0.1; Нг - 3,19 ± 0,92 ммоль/100 г; S - 27,8 ± 1,8 ммоль/100 г; V - 92,1 ± 0,6 %; содержание подвижного Р2О5 - 174 ± 43 и обменного К20 —169 + 15 мг/кг почвы (приложение В 27). Физико-химические свойства почвенных проб парка характеризуются высокими значениями, что является нехарактерным для почв, находящихся под смешанным лесом с преобладанием хвойных пород. По-видимому, выбросы промышленных предприятий, ТЭЦ и автотранспорта, которыми подвергалась территория парка, способствовали подщела-чиванию почв, так как они в своем составе содержат кальций. Наше предпо ложение подтверждается исследованиями Е.А. Важениной (1983), по данным которой на техногенных почвах содержание кальция значительно увеличивается.
