Введение к работе
Актуальность. В последние десятилетия резко возрос научный інтерес к изучению поведения микроэлементов в природных средах. Это связано с активным включением все более широкого спектра ханных элементов в биогеохимические циклы в результате деятельности іеловека. Среди многочисленных загрязняющих веществ особое место іанимают тяжелые металлы. В настоящее время эти металлы ювсеместно входят в состав воздушных промышленных выбросов, зызывая нарушения окружающей среды. Медно-никелевые комбинаты шляются признанными источниками загрязнения на Севере, медь и шкель - преобладающими компонентами выбросов. Так, ежегодные зыбросы никеля и меди на Кольском полуострове в период 1987 -1993 х. составили 3.7 и 2.6 тыс. т соответственно и несколько уменьшились в 1994-1995 гг. - 1.8 и 1.1 тыс. т . Промышленное зоздушное загрязнение вызывает нарушения лесных биогеоценозов неверной Фенноскандии (России, Норвегии, Финляндии).
Представления о распределении и поведении никеля и меди в доминирующих на Севере подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах единичны и отрывочны. Известен ряд результатов исследований, посвященных аккумуляции меди и никеля в отдельных компонентах экосистем (почвах, растительности, атмосферных выпадениях), подверженных загрязнению. Однако комплексные исследования, позволяющие всесторонне оценить поведение металлов в почве как компоненте лесных биогеоценозов (БГЦ) с учетом поступления их из атмосферы, перераспределения потока растительным пологом, поглощения растениями, внутрипочвенной миграции, формирования педогенных и фитогенных барьеров, до настоящего времени не проводились.
Цель исследований - выявление особенностей распределения и поведения никеля и меди в подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах как компонентах сосновых БГЦ Кольского полуострова в природных (фоновых) условиях и в условиях промышленного воздушного загрязнения.
Для осуществления поставленной цели решали следующие задачи:
Исследовать профильное распределение металлов (валовое содержание и подвижные формы).
Оценить водную внутрипрофильную миграцию металлов.
Охарактеризовать атмосферные выпадения металлов и роль древесного полога в трансформации атмосферных потоков.
* 3
Определить поглотительную способность подзолистых Al-Fe-гумусовых почв к никелю и меди при усилении кислотной нагрузки в условиях эксперимента.
Оценить аккумуляцию металлов доминирующими видами растительности.
Выявить роль почвы как биогеохимического барьера для меди и никеля.
Научная новизна.
Впервые в условиях длительного полевого эксперимента дан многосторонний анализ распределения и поведения никеля и меди в подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах как компонентах доминирующих на Севере сосновых БГЦ в природных условиях и в условиях промышленного воздушного загрязнения.
Оценены годовые и сезонные атмосферные потоки поступления металлов в биогеоценозы.
Выявлены внутрибиогеоценотические (парцеллярные) особенности миграции и аккумуляции никеля и меди.
Охарактеризованы поглотительные свойства подзолистых Al-Fe-гумусовых почв в отношении соединений никеля и меди.
Показано, что в условиях промьшшенного воздушного загрязнения соединениями меди и никеля лесные БГЦ Севера являются биогеохимическим барьером для металлов, концентрируя их в органах многолетних растении (фитогенный барьер) и верхних органогенных горизонтах почв (педогенный барьер). Гибель растений и разрушение подстилки ведет к потере уникального природного биогеохимического эффекта.
Практическая значимость. Материалы по комплексной оценке поведения меди и шпсепя в подзолистых AI-Fe-гумусовых почвах фоновых территорий и в условиях промьшшенного воздушного загрязнения были использованы при формировании сети станций для мониторинга лесных экосистем Кольского полуострова и северной Финляндии (Лапландии). Результаты исследований послужили основой для оценки состояния территории Кольского полуострова при строительстве III очереди Кольской АЭС и при проектировании трансконтинентального газопровода от Штокманского месторождения.
Защищаемые положения.
1. Природные и техногенно обусловленные особенности
распределения меди и никеля по профилю подзолистых Al-Fe-ryMycoBbD
почв.
2. Сезонные и парцеллярные закономерности водной
внутрипрофильной миграции металлов.
3. Роль подзолистых AI-Fe-гумусовых почв как иогеохимігческого барьера для меди и никеля.
Апробация работы. Результаты исследований представлены и осуждены на Symposium "Effects of air pollutants on terrestrial ecosystems in іе border area between Russia and Norway" (Svanvik, Norway, 1992, 1994), Symposium on the State of the Environmental Monitoring in Northern ennoscandia and the Kola Peninsula" (Rovaniemi, Finland, 1992), the itemational Workshop: Aerial pollution in Kola Peninsula (St.-Petersburg, 992), V Сибирцевские чтения (Архангельск, 1995), "Антропогенное зменение почв Севера в индустриально развитых регионах" (Апатиты, 995), "Загрязнение водосборных бассейнов в Арктике" (Санкт-Петербург, 996), "Экологические проблемы Севера Европейской территории России" Апатиты, 1996).
Публикации. Результаты исследований отражены в 8 публикациях.
Объем. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, писка литературы из 224 наименований, в том числе 101- иностранное. Ее бъем 181 стр.
Автор искренне благодарит научного руководителя, д.б.н. Іиконова В.В. за постоянную помощь в работе, д.б.н. Лукину Н.В за ;енные советы и замечания, коллектив лаборатории экологии наземных косистем ИПЭС за помощь в проведении исследований.