Введение к работе
Актуальность исследований. Взаимоотношения живых организмов и природной среды являются одной из важнейших проблем современной биологии. В этом плане изучение химического состава почв, вод и растений имеет научное и практическое значение. По А. П. Виноградову [1952], большое биологическое разнообразие и пестрота геохимических ситуаций на Земле способствовали использованию живыми организмами любого химического элемента c определенными метаболическими задачами. Специфическая роль микроэлементов, например Cu, Co, Mn, Mo, Ni, B, Zn, в процессах обмена веществ в настоящее время считается установленной. Галогены (F, Cl, Br, I) также необходимы для нормальной жизнедеятельности человека, животных и растений [Виноградов,1957; Ковальский, 1970, 1972; Кашин,1987; Beck,1930; Neufeld,1936; Whitehead, 1973, 1978], однако известно и о негативном влиянии их избытка или недостатка.
К настоящему времени о статусе галогенов в природных объектах юга Западной Сибири сведений немного, за исключением информации о хлоре, водорастворимая форма которого детально изучалась в связи с распространенным здесь засолением [Базилевич, 1965; Рябова,1971; Курачев и др.,1981]. Экологический же аспект в этих исследованиях не затрагивался. Вместе с тем на данной территории существует проблема со здоровьем населения и животных, связанная с дефицитом йода в пищевых цепочках [Мальгин,1988; Савченков и др., 2002]. Есть данные о том, что бром в комплексе с бором могут быть причиной заболеваний желудочно-кишечного тракта [Семенов и др.,1994], а распространение здесь кариеса свидетельствует о неблагополучной ситуации с фтором.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – изучить содержание, закономерности распределения и специфику накопления галогенов в природных объектах (почвах, водах и растениях) юга Западной Сибири и оценить экологическую обстановку по галогенам в регионе.
В задачи исследований входило:
1. Определить валовое содержание галогенов и выяснить закономерности их распределения в профиле почв, выявить и объяснить влияние, оказываемое на этот процесс физико-химическими свойствами почв, их водным режимом и химическими свойствами элементов.
2. Изучить подвижные формы галогенов в почвах.
3. Исследовать природу поглощения и прочность связи галогенов с компонентами почв и рассмотреть возможные механизмы этого процесса.
4. Определить концентрации галогенов в природных водах и растениях, как важных звеньях пищевых цепочек.
5. Охарактеризовать изученную территорию по галогенам с позиций экологии.
Научная новизна. Впервые проведены разносторонние исследования галогенов и изучен их статус в основных типах почв юга Западной Сибири; выявлены факторы, влияющие на миграцию и аккумуляцию их в почвенном профиле; рассмотрена природа поглощения почвами галогенов и механизмы их взаимодействия с компонентами почвы. Определена концентрация галогенов в разных типах природных вод; получен новый фактический материал о содержании F и I в растениях. Впервые содержание галогенов в природных объектах оценивается с экологических позиций.
Защищаемые положения.
-
Уровень содержания и закономерности внутрипрофильного распределения
галогенов в почвах юга Западной Сибири определяются главным образом содер-
жанием гумуса, физико-химическими свойствами и водным режимом почв, а также химическими свойствами галогенов.
2. Взаимодействие галогенов с компонентами почвы (органическое вещество, минеральная часть) осуществляется путем сорбции, окклюзии, изоморфного замещения, диффузии, а также по реакциям галоидирования, комплексообразования и обмена, в результате которых образуются как летучие, так и труднорастворимые соединения.
3. Выявлена значительная пестрота концентраций галогенов в природных объектах юга Западной Сибири и выделены экологически неблагополучные территории.
Научная и практическая значимость работы. Полученные данные о галогенах могут быть использованы в различных целях: для более полной характеристики элементного состава природных объектов юга Западной Сибири, для биогеохимического районирования территории, для осуществления фонового геохимического мониторинга, выполнения профилактических мероприятий в медицине и ветеринарии.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), международных конференциях (Томск,1999; Улан-Удэ,1999; Семипалатинск, 2002), III Российской биогеохимической школе (Горно-Алтайск, 2000), V Международной биогеохимической школе (Семипалатинск, 2005), научно-практических конференциях (Омск, 1989; Новосибирск, 1990; Тюмень, 2005), Сибирском агрохимическом семинаре (2003, 2005).
Личный вклад. Автором осуществлялась постановка проблемы и методическая разработка путей её решения, выполнена основная часть лабораторных анализов, обработка, обобщение и публикация результатов.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 43 работы, в т.ч. монография и 17 статей в рецензируемых журналах, получены 2 авторских свидетельства.
Структура и объём работы. Диссертация представляет собой рукопись объемом 358 страниц, состоит из введения, 7 глав и выводов, а также 41 таблицы и 36 рисунков. В списке литературы 375 отечественных и зарубежных источников.
Автор выражает искреннюю и глубокую признательность профессору В. Б. Ильину за консультативную помощь, заведующему лабораторией биогеохимии почв ИПА СО РАН д.б.н. А. И. Сысо за внимание к работе, использование его почвенной коллекции, заведующему лабораторией географии и генезиса почв ИПА СО РАН к.б.н. Б. А. Смоленцеву за ценные замечания.
