Введение к работе
Актуальность теш. Рациональное использование природных ресурсов, решение значительного числа экологических и медико-биологических проблем связано с изучением закономерностей распределения и миграции химических элементов в ландшафтах . Нечерноземная зона России характеризуется низким естественным содержанием в _ породах и почвах многих биологически важных микроэлементов, в том числе меди, кобальта и йода, что приводит к их дефициту у культурных растений, сельскохозяйственных,-тавотных и сказывается на экологии человека (Ковальский, 1974). Особый интерес представляют комплексные биогеохими-ческке исследования поведения этих трех элементов в различных геохимических ландшафтах (Пэгельман, 1975), что позволяет дифференцировать природные ландшафту региона по особенностям шграции исследуемых эле-!«ентов, по биологическим реакциям живых организмов а человека и способствует ресенгаэ важных практических вопросов сельского хозяйства и геохимического мониторинга.
Цели и задачи исследований. Пель настояоэй работы - изучить поведение меди, кобальта и йода з геохимически контрастных природных ландшафтах региона, выявить особенности биологического накопления указанных элементов и дать эколого-геохимическую оценку региона на ландшафтно-геохимической основе.
Для достияения указанной цели реваяись следуй&ше задачи.
-
Установить особенности и основные факторы накопления и миграции меди, кобальта и йода в основных компонентах природных ландшафтов региона и выявить их специфику в геохимически контрастных Ондшафтах.
-
Изучить особенности биологического накопления элементов в условиях их низкого содержания в среде на примере растений и почвенных микроорганизмов.
-
Охарактеризовать основные типы почв, систематические и экологические группы растений по их обеспеченности исследуемыми элементами.
-
Проанализировать накопление элементов в естественных кормах, молоке и покровных тканях сельскохозяйственных аивотных. Оценить распространение соответствующих микроэлементозов по меди и йоду в геохимически контрастных ландшафтах. -
-
Уточнить эколого-геохимическую оценку дефицитности региона по
- г -
меди, кобальту и йоду о учетом его ландшафтно-геохимической дифферен
циации. .
В связи с поставленными задачами.решался ряд дополнительных вопросов: 1/разработка метода совместного количественного определения меди и кобальта в природных объектах и адаптация существуюдего метода определения йода в растениях и почвах к более широко^ кругу объектов биосферы; 2/ создание компьютерной, базы экспериментальных данных; 3/ разработка специальных алгоритмов статистической обработки геохимических данных на ЭВМ.
Материалы. Диссертация основана на полевых и лабораторных исследованиях 1977-1990 гг. В Новгородской, Ярославской, Рязанской, Владимирской, Костромской, Кировской, Пермской областях обследовано 32 ландшафтно-геохимических профиля,232 тестовых участка. Проанализировано 800 образцов почв, 1000 проб растений, 80 образцов природных вод, 120 проб биомассы почвенных микроорганизмов, 100 образцов молока и тканей крупного рогатого скота. Всего произведено около 6000 элемент-определений, 70Х которых выполнено автором. Материал частично проанализирован в Бронницкой лаборатории ИМГРЭ и ИІНС РАН, сходимость методов определения проконтролирована.
Научная новизна Впервые, в основных типах природных ландшафтов
нечерноземной воны Европейской России комплексно рассматриваются гео
химические и Сиогеохимические особенности меди, кобальта и йода
Впервые изучено накопление указанных элементов почвенными микроорга
низмами.(in vivo и in vitro). На примере меди.кобальта в йода предло
жен новый вариант классификации систематических и экологических груш
растений по их способности концентрировать элемента Для йода в поч
вах выявлен сорбционно-щелочной барьер. Разработан вариант атом-
но-эмиссионного метода количественного определения меди, кобальта и
других металлов в игроком диапазоне т концентраций, начиная с фоно
вого содержания. I
фактическое вначеняе работы определяется ее экологической я индикационной направленностью. Установлены ландшафтно-геохимические я экологические факторы, способствующе обеднению почв и растения медью, кобальтом и йодом до уровней экологического дефицита я появлеЧ чигцмикроэлементовов у седьскоховяйственных животных. Показано, что;
- з -использование t качестве кормовых добавок влаголюбивых трав и растений супераквальных ландшафтов в целом является местным источником улушения рационов животных по содержания йода. Выявленную способ ность растений и почвенных микроорганизмов вовлекать Си, Со и 1 в биологический круговорот при их низком содержании в среде с повышенной активностью целесообразно учитывть при фоновом геохимическом мониторинге, а также при выявлении загрязнения полесских ландшафтов, в частности радионуклидами йода, происходящем при авариях на предприятиях ядерного цикла
Апробация работа Основные положения диссертации отражены в 26 публикациях. Они докладывались на IX Всесоюзной конференции по проблемам мкхроэлементов в биологии (Кишинев, 1981), заседаниях Научного Совета по пробле*йм микроэлементов АН СССР в ГЕОХИ АН СССР в 1980 й 1981 гг., на Всесоюзной конференции "Мэтоды анализа объектов окружаю-щгй среды" (Москва. 1983), I Всесоюзном совещании-по геохимии техногенезе (Иркутск, 1985), Всесоюзной школе по геохимии ландшафта (Новороссийск. 1986), на ХХУП и УХіШ- конференциях аспирантов и молодых сотрудников по история естествознания и техники (Москва, 1986, 1987 гг.), на X Всесокеной конференции "Микроэлементы в биологии и их применение в биологии и сельском хозяйстве" (Чебоксары, 1986): на IX Международном симпозиуме по биогеохимии окружающей среды (Москва, 1989); - X Всесоюзной конференции "Биологическая роль микроэлементов и ях применение в сельском хозяйстве и медицине" (Самарканд, 1990); I Конгрессе "Сельское хозяйство и окружающая среда в Восточной Европе я Нидерландах" (Вагенинген, 1990); П Международном симповиумРяо геохимии окружающей среды в Швеции (Ушюала, 1991).
За Сиогеохимическне исследования указанных элементов в нечерноземной зоне автор удостоен серебряной медали ВДНХ (1988 г.); разрабо-тайный метод атомно-эмиссионного анализа природных объектов отмечен бронзовой медалью (1983 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ введения, Б глав, заключения, изложенных на 147 страницах машинописного текста, и тома приложений (74страницы),содержит 34 таблицы, 42рисунка., описок литературы из 427 наименований отечественных и 90 зарубежных- публикаций. Общий объем диссертации - 285 страниц.'