Введение к работе
Актуальность темы. В процессе эволюции в биосфере сложилось равновесие между живыми организмами и количеством химических элементов, вовлекаемых в биогеохимический круговорот. В условиях техногенеза человек научился концентрировать атомы химических элементов в производственно-технологических циклах, обеспечивая коммуникативные условия своего существования, что в ряде регионов неизбежно привело к загрязнению почвы. Почва, являясь неоднородной многокомпонентной частью биосферы, стала мощным барьером, способным накапливать химические элементы, выводя их из биогеохимического круговорота веществ.
В Республике Башкортостан с его развитым промышленным и аграрным производствами, техногенное загрязнение накладывается на поступление химических элементов в почвы из-за повышенного естественного геохимического фона (Опекунова, Алексеева-Попова, 2001; Опекунов, Опекунова, 2005). Это обстоятельство увеличивает экологический риск (Алексеев, 1987; Ильин, 1991; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Bheemalingeswara, 1991 и др.). Химические элементы попадают на поверхность почвы, включаются в почвообразовательный процесс, поглощаются растениями и поступают в пищевые цепи живых организмов (Коршиков, 1996; Кулагин, 1998; Кулагин и др., 2000; Хазиев и др., 2000; Хабиров, Хазиев, Габбасова, 2001; Проблемы экологии …, 2003; Зинатуллин 2004; Баимова 2009; Хабиров, Габбасова, Асылбаев, 2010).
При повышении антропогенных нагрузок на агроэкосистемы, объективная оценка содержания тяжелых металлов в почвах и растениях приобретает большую экологическую и социальную значимость.
Целью работы явилось определение концентрации химических элементов (в том числе редкоземельных и радиоактивных) в почвах, породах и растениях и оценка их содержания в лесных, пахотных, луговых экосистемах западного, северного и северо-восточного регионов Республики Башкортостан. В соответствии с целью исследований были поставлены следующие основные задачи:
–изучить закономерности пространственного распределения химических элементов в почвах и породах;
–выявить особенности накопления химических элементов в растительности в природных условиях и агроценозах;
–дать оценку изученных регионов по содержанию токсичных элементов в почвах, породах и растениях.
Научная новизна. Определено валовое содержание химических макроэлементов (литий, натрий, магний, алюминий, фосфор, сера, калий, кальций, железо), микроэлементов (бор), редкоземельных (бериллий, галлий, германий, рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, палладий, серебро, теллур, цезий, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, гафний, тантал, платина, золото, таллий, висмут) радиоактивных (торий, уран) и тяжелых металлов различного уровня токсичности (свинец, ртуть, кадмий, селен, мышьяк, цинк, сурьма, молибден, медь, кобальт, никель, хром, вольфрам, барий, стронций, марганец, ванадий, скандий) в почвах луговых, лесных и пахотных экосистем западных, северных и северо-восточных регионов Республики Башкортостан. Установлены особенности и закономерности распределения этих элементов по профилю почв в зависимости от почвообразующей породы и растительности.
Для западных, северных и северо-восточных регионов Республики Башкортостан дана сравнительная оценка почв в зависимости от содержания токсичных элементов в породах и растениях.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Изменение содержания химических элементов в почвах, породах и растениях обусловлено как генетическими свойствами почв, сформированных в различных экосистемах и ландшафтах, так и характером и уровнем антропогенных воздействий.
2. Содержание химических элементов в растениях зависит от концентрации их в почвах и породах, чем больше их в почвах, тем больше в растениях, но в целом концентрация их больше в растениях, чем в почвах и породах.
3. В западном регионе наблюдается концентрация в верхних слоях почв бора, алюминия, калия, кальция, скандия, титана, стронция, циркония, иода, меди. В северо-восточном регионе наибольшими загрязнителями являются: цинк, селен, мышьяк, молибден, хром, медь, барий, вольфрам и марганец.
4. На западе загрязнение почв и высокое содержание токсичных элементов в растениях в основном связано с техногенными факторами, на северо-востоке – с природными аномалиями, на севере – Уфимское плато является наиболее чистым в экологическом отношении районом (кроме стационара Караяр).
Практическая значимость. Результаты исследований по содержанию токсичных элементов используются для мониторинга окружающей среды. Выявленные территории с высокой концентрацией тяжелых металлов могут служить основой для конкретных мероприятий по ремедиации загрязненных почв, особенно сельскохозяйственных угодий. Установленные закономерности внутрипрофильного и пространственного распределения тяжелых металлов в почвах дополняют существующую информационную базу по экологической ситуации региона. Полученные результаты также могут быть использованы почвенно-агрохимическими, мелиоративными и природоохранными службами Республики Башкортостан при разработке Концепции «Обеспечение агроэкологической безопасности в Республике Башкортостан» и республиканской Межведомственной целевой программы «Агроэкологическая безопасность Республики Башкортостан до 2020 г.».
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации доложены и обсуждались на V съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), на Всероссийской научной конференции, посвященной 40-летнему юбилею Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН «Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино, 2010), Всероссийской научно-практической конференции в рамках XX Юбилейной специализированной выставки «АгроКомплекс-2010» (Уфа, 2010), Международной научной конференции «Ресурсный потенциал почв – основа продовольственной и экологической безопасности России» (Санкт-Петербург, 2011), Всероссийской научно-практической конференции «Системы высокоурожайного земледелия и биотехнологии как основа инновационной модернизации АПК в условиях климатических изменений» (Уфа, 2011). Результаты исследований опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 2 в изданиях, в рецензируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Она включает 202 страницы машинописного текста, 13 таблиц, 8 рисунков и 13 приложений. Список литературы включает 352 наименования, в том числе 40 иностранных.
Похожие диссертации на Концентрация химических элементов в почвах, породах и растениях западного, северного и северо-восточного регионов Республики Башкортостан
