Введение к работе
Актуальность проблемы Почва является начальным звеном трофических цепей, пройдя через которые токсичные вещества попадаютв организм человека. Особое внимание в ряду токсикантов привлекают тяжелые металлы (ТМ), среди которых Cd, Pb и Hg отнесены к I категории опасности [Майстренко В.Н., 1997]. Любое увеличение содержаний этих витафобов в объектах окружающей среды (ОС), должно рассматриваться как неблагоприятный фактор [Щербаков Ю.Г., 1996]. В настоящее время антропогенные выбросы Cd, Pb и Hg намного превышают их количество, освобождающееся в результате природных процессов, так что практически невозможно определить их естественные уровни содержаний в почвах. Поэтому одной из наиболее актуальных задач экогеохимических исследований является выделение и оценка техногенной составляющей на фоне природных геохимических вариаций [Коваль П.В., Белоголова ГЛ., 1998].
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является установление и оценка основных факторов, определяющих формирование пространственного распределения Cd, Pb и Hg в верхних горизонтах почв на примере степных и предгорных ландшафтов Алтая.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) опробование представительных участков целинных почв в различных природно-климатических зонах Алтайского края; 2) оценка статистических параметров распределения Cd, Pb и Hg в дерновом и гумусовом горизонтах различных типов почв Алтайского края; 3) изучение их вертикального распределения в почвах фоновых районов и в пределах природных аномалий; 4) оценка уровней содержаний Cd, Pb и Hg в растениях и растительных подстилках в местах опробования почв; 5) построение карт-схем пространственного распределения Cd, Pb и Hg в верхних почвенных горизонтах и выделение зон с различным их содержанием; 6) оценка статистических параметров распределения Cd, Pb и Hg в каждой из выделенных зон; 7) количественная оценка вклада техногенного загрязнения в содержание Cd, Pb и Hg в почвах.
Научная новизна работы. Впервые показана перспективность использования дернового горизонта как самостоятельного источника информации о техногенном загрязнении почв. Выявлена возможность получения приближенной оценки атмосферного поступления ТМ из техногенных источников на основе анализа их коэффициентов накопления в дерновом горизонте по отношению к гумусовому. Этот подход позволяет выявлять техногенную составляющую содержаний ТМ в почвах, в том числе в пределах природных геохимических аномалий. Предложен метод оценки глобального атмосферного поступления токсикантов на поверхность почвы, основанный на применении геохимических трассеров глобальных атмосферных выпадений.
Практическая значимость работы. Создана геохимическая основа для эколого-геохимического мониторинга загрязнения целинных почв Алтайского края наиболее токсичными ТМ. Получены оценки фоновых содержаний Cd, Pb и Hg в целинных почвах края. Выделены территории с различным вкладом техногенной составляющей в содержание ТМ в почвах. Оценен вклад техногенных источников в содержания Cd, Pb и Hg в почвах. Полученные результаты служат основой дан проведения в будущем работ, которые должны включать в себя детальное изучение форм нахождения, условий и путей миграции этих и других ТМ в экосистемах территорий с различным уровнем техногенной нагрузки.
Защищаемые положения.
-
Распределение Cd, Pb и Hg в верхних горизонтах целинных почв Алтайского края определяется сочетанием ряда природных и техногенных факторов, основными из которых являются геохимические особенности почвообразующих пород и атмосферные выбросы промышленных предприятий. Концентрации Cd, Pb и Hg в почвообразующих породах определяют уровни содержаний в верхних почвенных горизонтах, а также влияют на их распределение в почвенном профиле. Зависимость содержаний Cd, Pb и Hg в дерновом и гумусовом горизонтах от их концентраций в почвообразующем субстрате проявляется при рассмотрении достаточно широкого интервала содержаний (от околокларковых до аномальных). При низких содержаниях эта зависимость затушевывается почвообразую-щими процессами и техногенным загрязнением.
-
Дерновый горизонт почв, отличающийся от нижележащего гумусового горизонта по ряду свойств, является важным источником информации о техногенном загрязнении целинных почв. Использование коэффициентов накопления ТМ в дерновом горизонте по отношению к гумусовому позволяет получить приближенную оценку техногенной компоненты, в том числе в пределах природных геохимических аномалий.
-
Химические соединения и элементы (или изотопы), поступление которых на земную поверхность заведомо связано с атмосферными выпадениями (например l37Cs), могут служить геохимическими трассерами атмосферного поступления ТМ в почву. Использование соотношений содержаний ТМ и элементов-трассеров в хвойных подстилках позволяет получить количественную оценку атмосферного поступления токсикантов в почву и разделить вклад глобальных и локальных (региональных) источников.
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации сделаны доклады на б международных и 2 российских конференциях и симпозиумах. Основные материалы и научные выводы диссертации изложены в 17 публикациях. В целом соискатель является соавтором одной монографии, 13 статей, 19 тезисов и 18 отчетов.
Полевой материал, на котором базируется работа, собран в период 1992-1998 гг. На территории Алтайского края было заложено и задокументировано 70 полных почвенных разрезов, доходящих до почвообразующих пород и 340 закопушек глубиной до 40 см. Всего в обработку вовлечено 1350 проб почв, 207 -растений, 31 - хвойных подстилок.
Структура и овьем работы. Работа изложена на 115 страницах, состоит из 6 глав, введения и заключения, содержит 19 рисунков и 27 таблиц. Библиография включает 116 наименований.
Автор выражает благодарность Л.Д. Ивановой, Ж.О. Бадмаевой, Н.В. Андросовой, В.И. Ильиной выполнившим аналитические работы на ТМ, А.С. Степи-ну, проводившему гамма-спектрометрическое определение 137Cs. За постоянное внимание к работе и ценные советы автор благодарит своих научных руководителей к.г.-м.н. Ф.В. Сухорукова и к.г.-м.н. И.Н. Маликову.
Работа выполнена в Аналитическом центре ОИГТМ СО РАН.
