Содержание к диссертации
Введение
1 Источники загрязнения почв и особенности миграции токсичных элементов в трофических цепях в условиях антропогенной нагрузки 8
1.1 Источники загрязнения окружающей среды токсичными элементами 8
1.2 Элементный состав живых организмов и факторы его обусловливающие 19
1.3 Мероприятия, снижающие поступление токсичных элементов в пищевые трофические цепи 34
2 Условия, объекты и методы проведения исследований - 43
2.1 Объекты и предметы исследований 43
2.2 Абиотические факторы, оказывающие влияние на организмы и экосистемы Волгоградской области 45
2.3 Методы исследований 52
3 Результаты исследований 58
3.1 Поступление тяжелых металлов в почву при выпадении осадков— 58
3.1.1 Физико-химические показатели снеговой воды в условиях Волгоградской области 61
3.1.2 Содержание тяжелых металлов и мышьяка в снеговом покрове 68
3.2 Эколого-токсикологическая оценка почв Волгоградской области — 74
3.2.1 Динамика основных физико-химических показателей светло-каштановых почв Волгоградской области в условиях техногенного загрязнения 74
3.2.2 Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах Волгоградской области 79
3.2.3 Взаимосвязь между содержанием элементов в атмосферных осадках и почве 101
3.3 Биогеохимическая миграция тяжелых металлов и мышьяка в трофической цепи 113
3.3.1 Миграция тяжелых металлов и мышьяка в системе почва -растения 113
3.3.2 Поступление тяжелых металлов и мышьяка в организм коров— 129
Выводы 133
Предложения производству 134
Список использованной литературы 135
Приложения-
- Источники загрязнения окружающей среды токсичными элементами
- Элементный состав живых организмов и факторы его обусловливающие
- Абиотические факторы, оказывающие влияние на организмы и экосистемы Волгоградской области
- Эколого-токсикологическая оценка почв Волгоградской области
Введение к работе
Актуальность исследований. Многостороннее воздействие окружающей среды на живые организмы обусловлено в первую очередь, воздействием антропогенных факторов, имеющих особенности в каждом регионе.
Волгоградская область характеризуется мощным производственным потенциалом и находится на первом месте в ЮФО по объемам выбросов. Масса выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в атмосферу по Волгоградской области за первое полугодие 2010 года составила 97,9 тыс. тонн (Доклад, 2011).
Наряду с предприятиями металлургии, машиностроения,
теплоэнергетики, нефтепереработки, химической промышленности,
стройиндустрии, в том числе ЗАО «Металлургический завод «Красный
Октябрь», ОАО «СУАЛ» филиал «Волгоградский алюминиевый завод
Сибирско-Уральской алюминиевой компании», ООО «ЛУКойл-
Волгограднефтепереработка», ОАО «Каустик», ОАО «Химпром»,
ОАО «Волжский завод органического синтеза» и другими, в Волгоградской области функционирует многочисленная сеть магистральных газо- и нефтепроводов, что обусловливает повышенную техногенную нагрузку на компоненты биосферы, приводящую к сложной ассоциации элементов в почве и живых организмах, изменяющих их функциональные особенности, истощающих ассимиляционный потенциал и адаптационные резервы.
Нарушение экологического равновесия в природе сказывается, в первую очередь, на почве, поскольку она является главным приемником и аккумулятором токсичных элементов. Вместе с тем почва выступает первым звеном в пищевой цепи почва - растение - животное - человек.
В литературе широко представлены результаты исследований по транслокации тяжелых металлов (ТМ) в системе почва-растение (Черных, 1995; Прохорова и др., 1998; Торшин, 1998; Зубкова, 2004).
Однако в связи с разнотипным характером техногенного воздействия, проявляющимся на территории Российской Федерации, в том числе Волгоградской области, необходимо региональное изучение элементного состава всех звеньев трофической цепи, особенно закономерностей распределения элементов в агроценозах, граничащих с промышленными центрами, в которых экономически выгодно производство продукции растениеводства и животноводства вследствие непосредственной близости от потребителей и предприятий переработки.
Цель работы заключалась в изучении закономерностей миграции и распределения Cd, Pb и As в трофических цепях агроценозов Волгоградской области, прилегающих к промышленным центрам.
Задачи исследования:
Изучить геохимические особенности снега и накопление токсичных элементов на подстилающей почве в районах Волгоградской области, прилегающих к источникам промышленного загрязнения.
Оценить эколого-геохимическое состояние почв, находящихся в зоне техногенной нагрузки.
3. Установить аккумулирующую по отношению к Cd, Pb и As
способность растений агрофитоценозов Волгоградской области и возможность
их применения для фиторемедиации.
4. Сопоставить уровни накопления ТМ и As в почвах и растениях с
уровнями их содержания в молоке и волосяном покрове коров.
Положения, выносимые на защиту:
Существенным источником поступления токсичных элементов в почвы Волгоградской области являются атмосферные осадки.
Почвы Волгоградской области испытывают техногенное воздействие, проявляющееся в увеличении содержания в них Cd и As.
3. Зависимость между поступлением As с атмосферными осадками и
содержанием его в почвах.
Видовая особенность растений в накоплении тяжелых металлов и As.
Наибольшая миграционная способность Cd по сравнению с РЬ и As.
Соответствие содержание Pb, Cd и As в пробах волосяного покрова коров со среднесуточным поступлением этих элементов с кормом.
Научная новизна исследований. Основные результаты, представленные в диссертации, расширяют знания о химическом составе почв и растений в условиях антропогенной нагрузки. Впервые проведены комплексные исследования по изучению биогеохимической миграции Cd, Pb и As в агроценозах районов Волгоградской области, прилегающих к промышленным центрам; установлены близкие к границе допустимого уровни содержания в почве Cd и As; тесная зависимость между содержанием As в слое почвы 0-20 см и количеством его, поступающим с осадками для тяжелосуглинистых почв и умеренная - для глинистых; отсутствие прямой зависимости между содержанием загрязнителей в почве, растениях и животных, обусловленное, в первую очередь действием кислотно-щелочных барьеров.
Практическая значимость исследований. Многолетние исследования состава атмосферных осадков позволяют прогнозировать изменение содержания токсичных элементов в почвенном покрове Волгоградской области.
Полученная информация о миграции ТМ и As в цепи почва - растение -животное на прифермерских полях Волгоградской области служат основой для обследования и организации мониторинга при планировании и производстве экологически безопасной продукции животноводства в условиях техногенной нагрузки.
В качестве растения - фитоэкстрактора на почвах, характеризующихся повышенным содержанием ТМ и As, можно использовать горчицу сарептскую.
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации были доложены на XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2010»; секции «Современные техногенные и экологические вызовы: инновационные пути решения» X Международного социального конгресса, РГСУ г. Москва; годичных чтениях РГСУ 2010, 2011 гг.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, включает 38 таблиц, 10 рисунков, 35 приложений.
Источники загрязнения окружающей среды токсичными элементами
С начала XXI века наблюдается нарастание все более глубоких противоречий в системе человек - окружающая среда. Бурно развивающаяся промышленность, транспорт, сельскохозяйственное производство, интенсивная урбанизация служат источниками загрязняющих веществ, нарушающих нормальное функционирование компонентов биосферы.
Все химические элементы условно делят на токсичные и нетоксичные. Токсичные элементы - химические элементы, оказывающие отрицательное влияние на живые организмы, которое проявляется при достижении некоторой концентрации, определяемой природой организма (Жолнин, 2001). Наиболее токсичными являются следующие элементы: Си, Ag, Аи, Zn, Cd, Hg, ТІ, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Cr, Те, Be, Ba, Ni, Pd, Pt. Существует мнение, что основная причина токсичного действия этих элементов связана с блокированием сульфгидрильных групп протеина или вытеснением из некоторых ферментов ионов металлов, например Си, Zn.
За исключением Be указанные выше элементы относятся к группе тяжелых металлов. Термин «тяжелые металлы» был заимствован из технической литературы, относящей к этой группе химические элементы, обладающие свойствами металлов и металлоидов, с плотностью более 5 г/см3 (Прохорова, Матвеев, Павловский, 1998). Также к тяжелым металлам относят химические элементы с атомным весом, превышающим 40 (Алексеев, 1987) или 50 атомных единиц (Власюк, 1956; Абуталыбов, 1961; Ильин, 1991).
Несмотря на то, что по классификации Дж. Вуда к очень токсичным тяжелым металлам отнесены Be, Со, Ni, Си, Zn, Sn, As, Se, Ті, Rb, Ag, Cd, Hg, Pb, Sb, Pt; приоритетными загрязнителями считаются Hg, Pb, Cd, Zn, As, так как их накопление в окружающей среде идет наиболее высокими темпами (Ильин, 1985).
В природе тяжелые металлы являются преимущественно рассеянными химическими элементами. Однако уровень их содержания в горных породах существенно различен, о чем свидетельствуют средние содержания (кларки) тяжелых металлов в земной коре (Прохорова, Матвеев, Павловский, 1998; Добровольский, 2009,Т. 2).
Выделяют две группы источников поступления тяжелых металлов в окружающую среду: природные и антропогенные (Алексеев, 1987; Ильин, 1991; Bheemalingeswara, 1991).
Среди природных наибольшее значение имеют выветривание горных пород и минералов, эрозия почв, вулканическая деятельность (Fordyce, 2004; Добровольский, 2009,Т. 2). К естественным источникам также относят термальные воды и рассолы, космическую и метеоритную пыль (Ковда, 1985), частицы морской соли, дым лесных пожаров, частицы растительного происхождения (терпены в районах хвойных лесов, пыльца, споры) (Остромогильский, Петрухин, Кокорин и др. 1987).
Наиболее мощный поток тяжелых металлов в окружающую среду обусловлен антропогенными факторами (Добровольский, 1980; Назаров, 1980; Зайцев, Макаров, 1984; Алексеев, 1987; Зимаков, Захарова, 1990).
В настоящее время объемы антропогенных выбросов тяжелых металлов достигли уровней, соизмеримых с естественными биогеохимическими потоками, а в ряде случаев превосходят их (Черных, Овчаренко, 2002; Федоров, 2008). Загрязнение тяжелыми металлами превышает природные поступления по Pb - в 18,3; по Cd - в 8,8; по Zn - в 7,2 раза (Альтшуллер, Ермаков, 1976; Назаров, 1980).
Данные по размерам поступления металлов в биосферу в результате хозяйственной деятельности людей сильно варьируют (Остромогильский и др., 1987; Соколов, Черников, Лукин, 2008). По данным Э.А. Александровой и др. (2001) антропогенное загрязнение свинцом составляет около 95 %, кадмием -86 %, медью - 80 %, никелем - 70 %, ртутью - 58 % (Тяжелые, 2001).
Среди различных источников, загрязняющих окружающую среду тяжелыми металлами, главными считаются предприятия цветной и черной металлургии, химической промышленности; металлообрабатывающие предприятия; тепловые и электростанции; автомобильный транспорт (Ильин, 1991; Авдеенко, Лазарева, 2010; Гогмачадзе, 2010; Hirabayashi, Matsuo, Hasegawa et al., 2008).
Мощный производственный потенциал Волгоградской области включает все указанные источники техногенного воздействия. Наибольшее их число сосредоточено в г. Волгограде и г. Волжском.
Элементный состав живых организмов и факторы его обусловливающие
Стабильность элементного состава является одним из главных условий нормального функционирования живых организмов. Отклонения в содержании химических элементов, вызванные экологическими, климатогеографическими факторами способствуют нарушению состояния здоровья (Оберлис, Харланд, Скальный, 2008).
Глубокая взаимозависимость состава окружающей среды и живых организмов является основным положением биогеохимии, основоположником которой был выдающийся русский ученый В.И. Вернадский. Он писал: «Из числа таких вопросов я остановлюсь на одном, который интересует одинаково и биолога и геохимика, - на образовании специальных однородных живых веществ в связи с определенными свойствами химической среды, в которой они живут» (Вернадский, 1994).
Вопрос об элементном составе организмов у В.И. Вернадского возник в связи с разработкой концепции живого вещества, которое представляет собой огромную геологическую силу, определяющую облик биосферы: «Концентрация живым веществом определенных химических элементов в биосфере есть, по-видимому, ее господствующий - биогенный - геологический процесс» (Вернадский, 2001).
В.И. Вернадский полагал: «Первый вопрос, который стоит перед нами, заключается в том, какие элементы постоянно и неизменно находятся в живом веществе, то есть могут быть найдены при достаточно точном исследовании в каждом организме» (Вернадский, 1960). Академик первый свел все имевшиеся данные по химическому элементарному составу в известную таблицу среднего химического элементарного состава живого вещества (Виноградов, 1935).
Мысль В.И. Вернадского о том, что в живом веществе находятся все химические элементы, долгое время подвергалась сомнению. Это обусловливалось незначительным содержанием многих элементов и отсутствием достаточно чувствительных методов анализа. Им было организовано систематическое изучение рассеянных элементов в живых организмах. Впервые среднее содержание химических элементов в суммарном веществе живых организмов рассчитал А.П. Виноградов.
А.П.Виноградов писал, что «...все организмы, как растительные, так и животные, состоят из ограниченного числа определенных химических элементов, а именно: С, Н, N, О, Р, S, К, Са, Fe и еще десятка некоторых других, называемых ... биогенными элементами» (Виноградов, 1935). В организме есть не только все известные элементы, но и их радиоактивные изотопы (Виноградов, 1957). При этом количество элемента в организме определяется его содержанием во внешней среде и свойствами элемента. Он также отмечал различия между огромными концентрациями Si, А1, Ті в земной коре и их ничтожным содержанием в живом веществе, поскольку они входят в состав трудно растворимых соединений; а элементы, легко образующие газы и водорастворимые элементы - С, I, N, Р, К, Са, Na и другие, несмотря на их незначительное содержание во внешней среде, концентрируются в организме вследствие высокой подвижности их соединений в биосфере (Виноградов, 1935).
Растения выступают активным началом биогенной миграции химических элементов в природе и являются ведущим фактором биогеохимических процессов трансформации и миграции веществ в биосфере (Виноградов, 1952). Роль растений важна как в геохимическом круговороте элементов, так и в поступлении загрязняющих веществ в пищевые цепи (Ягодин Б.А., 1995; 1998).
Поглощая из атмосферы углекислый газ, из почвы - воду и минеральные вещества, использую энергию Солнца, растения создают первичную биологическую продукцию, которой питаются животные. Те, в свою очередь могут быть съедены хищниками, а после отмирания органическое вещество разлагается микроорганизмами. Таким образом продуценты, консументы и редуценты экосистемы неразрывно связаны звеньями трофической цепи. На содержание химических элементов в организме животных влияет химический состав растений, которыми они питаются; а состав растений зависит от почвы.
Химический состав живого вещества формировался и приспосабливался к химическому составу окружающей среды в течение длительных периодов геологического времени. Однако все организмы для того, чтобы развиваться в условиях окружающей среды сложного геохимического состава выработали, механизмы активного извлечения элементов, участвующих в жизненных процессах, и удаления избытков других элементов (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
Имеется три способа выражения химического состава биологического объекта. Относительное содержание химических элементов рассчитывают на живое (сырое) вещество организмов, на их сухую биомассу и на золу, то есть сумму минеральных веществ. В.В. Добровольский (2009) приводит данные ученых разных стран об элементном составе живого вещества Мировой суши (табл. 3) и отмечает общую особенность: сумма значений относительного содержания элементов немного не достигает 100%; недостающую часть образуют около 70 химических элементов, рассеянных в живом веществе и содержащихся в ничтожном количестве, измеряемом мкг/г сухого вещества.
Итак, . основными элементами, из которых состоят биологические объекты, являются С, О, Н, N. Такие элементы как К, Р, Са, Mg, S, Na, СІ, присутствуют в живых организмах в меньших и сильно варьирующих количествах. При этом в живом веществе находятся практически все рассеянные элементы.
По количественному содержанию в организмах последователи В.И. Вернадского предложили разделить химические элементы на три группы: 10"2 % - макроэлементы (О, С, Н, N, К, S, Р, CI, Mg, Na, Са, Fe), от 10"3 до 10"5 % - микроэлементы (V, Ge, I, Со, Mn, Ni, Se, F, Си, Cr, Zn и другие) и 10"5 % - ультрамикроэлементы (Au, Ag, Hg, Pt, Cs и другие) (Москалев, 1985).
Несмотря на малое содержание в организмах, микроэлементы имеют первостепенное значение для многих жизнеобеспечивающих процессов. Классификация по количественному признаку не дает представления о биологической роли того или иного элемента в организме (Ковальский, 1974). Кроме того, содержание некоторых элементов в организме, как указывалось выше, может сильно варьировать в зависимости от среды обитания, рациона питания (Агаджанян, Скальный, 2001).
Абиотические факторы, оказывающие влияние на организмы и экосистемы Волгоградской области
Объектами исследований были атмосферные осадки (снеговая вода), светло-каштановые почвы различного назначения (пашня, пастбища), продуценты - полевые и пастбищные сельскохозяйственные растения (озимая пшеница, горчица сарептская, донник лекарственный, лебеда раскидистая, пырей ползучий, житняк узкоколосый, тростник южный), а также волосяной покров и молоко крупного рогатого скота. Предметом исследований явилась миграция Pb, Cd и As в системе атмосфера - почва и далее по трофической цепи агроценозов Волгоградской области. В связи с мощным производственным потенциалом г. Волгограда и г. Волжского почвы районов Волгоградской области, прилегающих к промышленным зонам, испытывают особую техногенную нагрузку. Так, почвы Светлоярского района находятся под влиянием южной промзоны г. Волгограда, характеризующейся высоким сосредоточением промышленного потенциала: объектов теплоэнергетики (ТЭЦ-2, ТЭЦ-3); металлургической (ЗАО «Северсталь-метиз»), нефтеперерабатывающей (ООО «ЛУКойл-Волгограднефтепереработка) и химической (ОАО «Каустик») промышленности. На территории района расположены интенсивно действующие авто- и железнодорожные магистрали. Территория Светлоярского района является аграрно освоенной. Значительные площади почв используются под огороды и дачные участки.
На расстоянии 10км. от южной промзоны г.Волгограда расположено ОАО «Червленое» Светлоярского района. В хозяйстве сосредоточено стадо (более 800 голов) коров разных пород, молоко которых ежедневно поступает на молочные заводы.
Таким образом, особого внимания требует изучение закономерностей распределения элементов в агроценозах, граничащих с промышленными центрами, в которых экономически выгодно производство продукции растениеводства и животноводства вследствие непосредственной близости от потребителей и предприятий переработки.
Наблюдение за состоянием агроценозов проводили на постоянно действующих площадках, которые выделялись на светло-каштановых пахотных почвах расположенных Светлоярском, Городищенском, Ленинском и Среднеахтубинском районах Волгоградской области, разноудаленных от источников загрязнения (табл. 4). Номера площадок соответствуют в дальнейшем номерам вариантов. По гранулометрическому составу почвы относились к легким, средним, тяжелым суглинкам и глине.
Содержание Pb, Cd и As в целинных светло-каштановых почвах изучалось на пастбищных угодьях ОАО «Червленое». Для изучения поступления тяжелых металлов и мышьяка в почву при выпадении загрязняющих веществ из атмосферного воздуха нами были исследованы пробы снеговой воды.
В условиях 2005 - 2010 гг на участках, расположенных в Городищенском (вариант 3, 8) и Светлоярском (варианты 5, 6) районах, выращивали озимую пшеницу сорта Волгоградская 84 и горчицу сарептскую сорта Камышинская 10 для оценки поглощения ими Pb, Cd и As.
Кроме того, для изучения миграции тяжелых металлов в системе почва-растение-животное-продукция животноводства были исследованы образцы почвы и кормовых трав, отобранных на пастбищах ОАО «Червленое» Светлоярского района, - лебеда, донник лекарственный, житняк, пырей ползучий, тростник; а также обследованы молоко и волосы коров данного хозяйства на содержание Pb, Cd и As.
Среди экологических факторов, действующих на организмы и экосистемы, в первую очередь, необходимо обратить внимание на такие абиотические факторы как климатические, эдафические и орографические.
Волгоградская область расположена на юго-востоке Европейской части Российской Федерации в районе Нижнего Поволжья и среднего течения реки Дона между 4726 -5115 северной широты и 411Г 726 восточной долготы. С севера на юг и с запада на восток ее территория протянулась более чем на 400 км. Общая площадь области составляет 114,1 тыс.км .
Волгоградская область в географическом отношении расположена на стыке степной зоны и полупустынь, что создает уникальность ее природного ландшафта. Своеобразное сочетание ландшафтно-геохимических условий, а также разнообразный и сложный состав растительности оказывает непосредственное влияние на ход почвообразовательного процесса и формирование различных типов почв.
Эколого-токсикологическая оценка почв Волгоградской области
Физико-химические показатели почв имеют важное экологическое значение, так как они определяют устойчивость почв к антропогенным воздействиям.
К особенностям почвенного покрова Волгоградской области можно отнести: маломощность и малогумусность, наличие обменного натрия, токсичных солей на небольшой глубине, залегание в грунтовой толще и почвенном профиле солевого, глеевого, сульфидного горизонтов, формирование в почвенном профиле уплотненных слоев (поверхностная корка; солонцовый, глинистый, карбонатный горизонты) (Доклад, 2009).
Большое влияние на основные свойства почв, растения и микроорганизмы оказывает реакция среды (рН), имеющая первостепенное значение для направленности почвенных процессов и уровня почвенного плодородия. Величина рН считается существенным экологическим критерием для всех почв.
В наших исследованиях рН почв практически не изменялся и находился в области нейтральных и слабощелочных значений (табл. 14). Для легко- и среднесуглинистых почв различных участков в разные годы рН составлял 7,20 - 7,26; для тяжелосуглинистых- 7,02 - 7,46; для глинистых почв -7,09 - 7,24.
С увеличением глубины почвенного профиля показатель рН увеличивался, и в более нижних слоях реакция среды имела слабощелочные значения (приложение 18). Это обусловлено наличием в данных слоях карбонатных горизонтов.
Реакцию почвенной среды и ее стабильность определяет состав почвенного поглощающего комплекса. Кислотно-щелочные условия почв напрямую зависят от состава обменных катионов.
Кальций считается катионом - хранителем плодородия в связи с его многогранной значимостью. Этот элемент играет исключительную физиологическую роль в жизни растений; недостаток доступных для растений соединений кальция обычно приводит к их ненормальному развитию или гибели. Магний всегда сопровождает Са2+. Типичное соотношение Caz :Mg/+ составляет 5:1. При изменении этого соотношения в сторону Mg2+ в щелочных почвах может возникать экологическая дисгармония почвенной среды. Это происходит из-за повышения количества Mg в ПИК за счет снижения содержания Са . В этом случае Mg вызывает повышение щелочности в связи с присутствием в почвенной среде карбонатов и бикарбонатов Mg.
Катион натрия в количествах менее 3 % от ЕКО - необходимый компонент оптимального для биоценозов функционирования почвенной системы. В этом случае элемент обеспечивает дисперсность коллоидов на уровне около 0,1 %, что важно для подвижности, динамичности и первоочередной резервности для минерализации гумусовых веществ и обеспечения почвенных растворов биологически необходимыми компонентами.
В почвах трех из одиннадцати исследуемых вариантов содержание Na+ превышало 3 % от ЕКО и составляло для варианта 4 в 2009 г - 4 %; для варианта 7 в 2005 и 2007 гг - 4 и 5 % соответственно; для варианта 10 в 2005 и 2009 гг - 4 % (табл. 15). В среднем за период проведения исследований содержание Na составляло 0,32-0,43 - для легко- и среднесуглинистых; 0,45-0,65 - для тяжелосуглинистых; 0,47-0,80 м -экв/100 г почвы для глинистых почв (приложение 15).
Присутствие Na+ в повышенных количествах в составе подвижных соединений обусловливает наличие у почв неблагоприятных физических и химических свойств.
При внедрении в почвенные коллоиды обменного натрия развивается солонцовый процесс. Это обусловлено образованием соды, из-за чего почва приобретает щелочную реакцию, и возникают свойства солонцеватости.
Стабильность соотношения содержания обменных форм Са2+, Mg2+ и Na+ на протяжении 2005, 2007, 2009 гг была характерна для почв вариантов 2 и 5. Постепенное изменение соотношения Ca2+:Mg2+ в сторону увеличения Mg2+ наблюдалось в почве вариантов 1, 3 и 6; в сторону увеличения Са - в почве варианта 8. Более резкое изменение соотношения содержания Са2+, Mg2+ и Na+ было отмечено в почве вариантов 4, 7, 9, 10, 11 (табл. 15). Сдвиг соотношения Са +:Mg + в сторону увеличения Са + на величину от 8 до 13 % ЕКО имел место в почве вариантов 9, 10 и 11.
Почвенный поглощающий комплекс является геохимическим барьером для катионов - загрязнителей тяжелых металлов. Однако в почвах, промываемых водой, неизбежно обменное вытеснение загрязнителей ГҐ и дальнейшая ландшафтная миграция.
Огромную роль в биосферных явлениях играет гумус как величайший аккумулятор солнечной энергии. Гумус - понятие не только химическое и биологическое, но и экологическое. Гумусовый горизонт обладает повышенной поглотительной способностью по отношению к различного рода загрязнителям, благодаря образованию органо-минеральных комплексов. Именно этот горизонт исполняет роль первого буфера, выполняя функции биогеохимического барьера (Федоров, 2008). Гумусовые горизонты формируются как результат непрерывной смены поколений растений. В то же время гумусовые горизонты - необходимая основа и средство получения растениями элементов питания и создания оптимальной экологической обстановки в почвенном профиле. Условия гумификации, определяющие экологический оптимум для трав в условиях Волгоградской области - гумификация по гуминовому типу, формирование темноокрашеннои гумусовой толщи, аккумуляция в ней элементов питания, - и все это в условиях относительного недостатка влаги.
При экологическом мониторинге светло-каштановых почв принята следующая градация по содержанию гумуса (Вальков, Колесников, 2002): меньше минимального содержания 0,4-1,0%; слабогумусированные 1,0-1,7%; среднегумусированные 1,7-2,5%; сильногумусированные 2,5 % (для среднесуглинистых, тяжелосуглинистых и глинистых почв).
