Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
Глава 2. Объекты и методы исследования 30
Глава 3. Природные условия
3.1. Рельеф, геоморфология и геологическое строение 33
3.2. Почвообразующие породы 34
3.3. Климатические условия 35
3.4. Гидрология 36
3.5. Многолетняя мерзлота 37
3.6. Растительность 39
Глава 4. Морфогенетическая характеристика и трансформация почв бассейна р. Ортина
4.1. Морфогенетическая характеристика природных почв бассейна р. Ортина 41
4.2. Трансформация почв бассейна р. Ортина в результате нефтегазоразведочных работ 58
Главы 5. Морфогенетическая характеристика и трансформация почв дельты р. Печора
5.1. Морфогенетическая характеристика почв дельты р. Печора 73
5.2. Трансформация почв дельты р. Печора в результате нефтегазоразведочных работ 82
Глава 6. Оценка степени трансформации и самовосстановления нарушенных территорий 94
Глава 7. Экологический мониторинг, выполненный на основании материалов космических съемок 105
Заключение 109
Выводы 114
Литература 118
Приложение 128
- Рельеф, геоморфология и геологическое строение
- Морфогенетическая характеристика природных почв бассейна р. Ортина
- Трансформация почв бассейна р. Ортина в результате нефтегазоразведочных работ
- Оценка степени трансформации и самовосстановления нарушенных территорий
Введение к работе
Актуальность исследований. Интенсивное развитие в последние десятилетия нефтегазоразведки на территории Ненецкого автономного округа привело к загрязнению водораздельных и пойменных экосистем. В результате, на первый план выдвинулись проблемы сохранения биоразнообразия растений и почв, изучение морфогенетических особенностей как природных фоновых, так и нарушенных почв, возможностей самовосстановления экосистем. Почвы южной подзоны гипоарктических тундр западного сектора Болыпеземельской тундры остаются до настоящего времени слабоизученными: не ясны особенности их генезиса в зависимости от геолого-геоморфологических условий, истории формирования. Слабая изученность почв затрудняет разработку классификации. При исследовании техногенно-нарушенных экосистем почвы рассматриваются лишь как депо загрязняющих веществ, а трансформациям почвенных свойств и функций уделяется гораздо меньше внимания. Недостаток, прежде всего, натурных наблюдений оставляет открытыми вопросы о степени трансформаций почв и изменении нарушенных почв во времени, способности к восстановлению.
Цель работы. Изучение влияния нефтегазоразведочных работ на почвы бассейна р. Ортина и дельты р. Печора, как компонентов экосистем, выявление степени трансформации почв и способности их к восстановлению.
Исходя из поставленной цели сформулированы основные задачи:
1. Изучить морфогенетические особенности тундровых почв, формирующихся на разных почвообразующих породах, в различных ландшафтных условиях.
2. Выявить трансформацию почв на антропогенно-преобразованных территориях в зависимости от вида техногенного воздействия, близости к источникам загрязнения.
3. Установить степень загрязнения и распределение нефтепродуктов и тяжелых металлов в профиле почв.
4. Определить возможность самовосстановления почв при загрязнении нефтепродуктами и буровыми растворами в различных геохимических ландшафтах.
5. Оценить влияние изменения условий среды обитания на степень восстановления растительного покрова.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Установлены особенности морфологического строения, физико-химических свойств слабоизученных почв западной части Большеземельской тундры (бассейн р. Ортина) и почв дельты р. Печора. Впервые определена специфика проявления основных почвообразовательных процессов в зависимости от литологических, ландшафтных условий, истории формирования. Впервые дана оценка степени трансформации почв дельты р. Печора и бассейна р. Ортина, в том числе полигенетичных с погребенным профилем, в результате нефтегазоразведки. Выявлены особенности профильного распределения нефтепродуктов и тяжелых металлов. Предложено разделение антропогенно-преобразованных почв на типовом уровне с учетом их расположения в рельефе, степени и вида техногенных нарушений. На основании детального изучения морфологического строения, физико-химических свойств почв, а также посредством сравнительного многомерного анализа космоснимков выявлена способность почв к самовосстановлению в разных ландшафтно-геоморфологических условиях. Для данного района исследования при проведении экологического мониторинга впервые использован метод дистанционного зондирования.
Практическая значимость работы. Полученные материалы позволили объективно оценить степень преобразования тундровых водораздельных и пойменных почв под влиянием нефтегазоразведочных работ, что даст возможность определить их устойчивость к будущим нагрузкам при добыче нефти и газа, прогнозировать последствия возможных чрезвычайных и аварийных ситуаций. Результаты исследований могут быть использованы при разработке нормативных природоохранных документов, стать основой для планирования региональных экологических программ проведения природовосстановительных работ.
Личный вклад автора. Автором поставлены цель и задачи, подготовлена программа исследований. Проведено почвенное обследование территории Ванейвисского (бассейн р, Ортина) и Кумжинского (дельта р. Печора) нефтегазоконденсатных месторождений. Определены основные комплексы почв, встречаемые на исследуемой территории. Выявлены закономерности их ландшафтного распределения. Дана сравнительная характеристика фоновым и антропогенно-преобразованным почвам и определена степень нарушения с учетом аналитических данных. Химический анализ проведен при участии автора в Аналитической лаборатории Института биологии Коми НЦ УрО РАН.
Проведено разделение нарушенных территорий по типу техногенного воздействия. Предпринята попытка классифицировать почвы по чувствительности и устойчивости почв к нефтяному загрязнению. Предложена схема деградации и устойчивости почв западной части Большеземельской тундры.
Обозначены уровень грунтовых вод по всей пойме в фоновых почвах и изменения этого уровня в связи с антропогенным воздействием.
Найдены закономерности увеличения мощности слоя сезонного оттаивания в зависимости от степени трансформации почв на буровых площадках, от положения нарушенных участков в рельефе, гранулометрического состава почв, вида загрязнения, близости к источникам загрязнений.
Проведен анализ динамики изменения нарушенных площадей буровых скважин в результате зарастания растительными сообществами на 1985, 1995, 2000 гг. на основании сравнительного многомерного анализа космоснимков при применении преобразования Кауфа - Томсона (Tasseled Сар).
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований представлены в виде устных и стендовых докладов на российских и международных конференциях: III съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000), Международном симпозиуме «Экосистемы дельт крупных рек Евразии» (Сыктывкар, 2000), Международной конференции «Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере земли» (Пущино, 2001), Международной конференции «Биогеография почв» (Сыктывкар, 2002), Международной конференции «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, 2002), Международной конференции «Стационарные лесоэкологические исследования: методы, итоги, перспективы» (Сыктывкар, 2003), Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 141 странице, состоит из введения, семи глав, заключения, выводов и содержит 19 таблиц и 22 рисунка. Список литературы включает 191 наименование, в том числе 24 на иностранных языках.
Благодарности.
Автор искренне благодарит научного руководителя д.б.н. Г.В. Русанову, а также сотрудника лаборатории экологии тундры отдела экосистемного анализа и ГИС-технологий к.б.н. Е.Е. Кулюгину и сотрудников отдела почвоведения д.б.н. И.Б. Арчегову и к.б.н. Е.М. Лаптеву за помощь и консультации при проведении экспедиционных исследований, камеральной обработки материалов и написании работы, а также всем сотрудникам лаборатории экологии тундры отдела экосистемного анализа и ГИС-технологий, заведующему к.х.н. Б.М. Кондратенку и сотрудникам экоаналитической лаборатории за помощь при выполнении химического анализа почвенных образцов, в сборе материала и оформлении диссертации. Автор глубоко признателен всем коллегам за советы и критические замечания при написании работы.
Рельеф, геоморфология и геологическое строение
Буровые платформы на территории нефтегазоконденсатных месторождений -типичные неоландшафтные структуры с коренной перестройкой исходной, природным аналогом которых являются песчаные раздувы. Специфика инженерно-геологических условий месторождений (тиксотропные грунты, наличие многолетнемерзлых пород в слое освоения) такова, что кусты скважин формируются из привозных песчано-гравийно-галечниковых грунтов, имеют относительные превышения над прилегающими участками (Козин и др., 1996). При засыпании почв минеральным субстратом мощностью более 20 см восстановление растительности практически не происходит (Васильевская и др., 1986). Геохимическая бедность отсыпаемых субстратов в значительной степени затрудняет их естественное зарастание. Полевой анализ показывает, что площадки большинства буровых сильно замазучены. Амбары-шламонакопители - эти антропогенные фации обычно имеют ограниченные размеры, но опасны для окружающей природы как источники загрязнения токсичными веществами. Особенно опасны они при размещении в пределах водоохранных зон. Важнейшие экологические следствия трансформации рельефа и «встраивания» в природные комплексы технических сооружений -изменения гидрологических, гидрохимических и теплофизических процессов. Наиболее активен вторичный гидроморфизм. Так, нефтепромысловые технические сооружения на многих участках играют роль практически непроницаемого барьера, разрушающего естественные пути миграции внутрипочвенных потоков, создавая в гумидных ландшафтах очаги переувлажнения со стороны движения почвенно-грунтовых вод (Полкошникова и др., 1981; Стихарев, 1991). Активизирующиеся при этом процессы глеегенеза могут приводить к формированию болотных (и даже болотно-озерных) ландшафтов. Здесь формируются осоково-пушицевые сообщества постоянно затопленных местообитаний (Козин и др., 1996). Развитие вторичного гидроморфизма может быть необратимым, если совпадает с общими региональными тенденциями эволюции ландшафтов территории (Караваева, 1982).
При строительстве буровых площадок в тундровой зоне интенсивные повреждения ландшафтов превышают 3 га (Груздев, 1987), что значительно выше нормы отвода земель. С возрастанием степени нарушения темп восстановления растительного покрова снижается (Москаленко, 1999).
Суммируя все формы нарушений в связи с подземным и поверхностным механогенезом, следует выделить основные группы экологических нарушений: 1. изменение рельефа и рельефообразующих процессов; 2. трансформацию растительного покрова вплоть до его полного уничтожения; 3. физическое и морфологическое преобразование почв; 4. изменение термического, гидрологического и гидрохимического режимов и других процессов в ландшафтах.
Каждой группе технических объектов или технических процессов соответствуют определенные сочетания как первичных - собственно техногенных экологических нарушений ландшафтов, так и отсроченных во времени (через 1, 10, 20 и т. д. лет) - вторичных экологических следствий, причем количество и опасность вторичных процессов может значительно превосходить первичные изменения компонентов ландшафтов (Солнцева, 1998).
Специфика вторичных следствий - изменение во времени и в пространстве. Возникают цепные реакции: новообразование техногенного рельефа - изменение условий движения вещества (условий гравитации твердофазного субстрата и перехват почвенно-грунтового и поверхностного стока) - переувлажнение почв и грунтов -подъем уровня почвенно-грунтовых вод и развитие гидроморфизма - изменение окислительно-восстановительных процессов - изменение условий миграции элементов - перестройка микробиоценозов - изменение свойств почв (развитие глеегенеза) - изменение растительности и растительного покрова (влаголюбивые виды) - заболачивание и торфонакопление (Солнцева, 1998).
Одни и те же вещества в разных ландшафтно-геохимических условиях ведут себя неодинаково: в одних случаях они устойчивы и даже инертны, в других - не только подвергаются быстрым преобразованиям, но и активно взаимодействуют с почвенно-грунтовой массой (ред. М.А. Глазовская «Геохимия тяжелых металлов...», 1983; Солнцева и др., 1985, Солнцева, 1988). При этом практически любые вещества, входящие в состав формирующихся на промыслах ТГ (техногенных) потоков, геохимически активны, часто высоко токсичны и опасны для природной среды.
Для нефтепромыслов ведущими компонентами практически любых типов техногенных потоков являются нефть и нефтепродукты. Нефть - жидкий природный раствор, состоящий из углеводородов, высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ, минерализованных вод и микроэлементов. Существенное значение в составе нефти имеют циклоалканы и ароматические углеводороды. Ароматические углеводороды нефти - наиболее токсичные компоненты (Mitchell et al, 1972). Пластовые воды - один из компонентов сырой нефти, в основном, хлоридно-натриевые (преобладающие) и хлоридно-кальциевые, отделяющиеся от добываемой нефти в процессе ее первичной подготовки, составляют основные объемы сточных вод. Все воды нефтяных месторождений высоко минерализованы.
Общие тенденции загрязнения тундровых почв углеводородами нефти в разных эколого-географических условиях, особенности профильного распределения и миграции нашли отражение в ряде работ (Солнцева, 1995; Русанова, 1996; Солнцева, 1997; Sadov, 1997; Русанова, 2000; Солнцева и др., 2000; Солнцева, 2002).
По литературным данным (Igamberdiev, 1997), загрязненная нефтью площадь на главных нефтегазовых месторождениях Российской Арктики не превышает 150-200 гектар. Однако, по состоянию окружающей среды отдельные нефтедобывающие территории приближаются к районам экологического бедствия, что подтверждается экологической катастрофой в районе г. Усинска, вследствие аварии на трубопроводе. Как показано (Solntseva et al, 1997), загрязнение углеводородами нефти вызывает необратимые изменения морфологии, физических и химических свойств почв.
При освоении месторождений, уже на первых этапах, возрастает общий фон загрязнений углеводородами (Солнцева, 1995). Концентрация в почвах импактных зон выше фоновых на 1-4 математических порядка. Поверхностная корка и верхние 5 см торфа тундровой торфяно-глеевой почвы содержат около 10 г/кг нефтепродуктов (Солнцева, 1995).
В любых нефтедобывающих районах при поверхностном сбросе поллютантов их основная масса оседает в верхних органогенных горизонтах (на органо-сорбционных барьерах), выступающих в роли барьеров-аккумуляторов. Наиболее высокие содержания битуминозных веществ наблюдаются в торфяных горизонтах. Исследованиями в тундре Аляски (Walker et al, 1987) показано, что в насыщенную водой почву нефть глубоко не проникает, но абсорбируется мхами, органогенным слоем. Торфяная масса при 20 % влажности способна удержать 650-670 л/м3 нефти (Братцев, 1988). Чем сильнее увлажнена почва, тем меньше возможность внутрипочвенного закрепления нефти и тем выше активность ее радиального и латерального перемещения (включая поверхностный смыв) (Солнцева, 1998).
Морфогенетическая характеристика природных почв бассейна р. Ортина
В защищенных от ветра лощинах, на слабопологих склонах южной экспозиции, на песчаных морских и флювиогляциальных отложениях размещаются массивы березы извилистой {Betula tortuosa), в ярусе подлеска которой встречен можжевельник (Juniperus sp.), а в травяно-кустраничковом ярусе - голубика {Vaccinium uliginosum), брусника (Vaccinium vitis-idaera) и злаки (Avenella flexuosa, Festruca ovina), в напочвенном - зеленые мхи и лишайники (рис. 8).
Разрез 28 заложен 24 июля 1997 г. на островке с распространением березы извилистой (Betula tortuosa), в неглубоком блюдцеобразном понижении, на хорошо отсортированных песчаных отложениях.
В работах В.Н. Андреева (1947, 1954), Ю.П. Юдина (1950) и др мы находим указания на смягчение современного климата в Печорском крае. Оно вызвало продвижение лесных растительных формаций на север и усиление бореальных элементов тундровых сообществ. В кустарниковой тундре появились отдельные островки редколесий. Произошло разрастание и расселение Picea obovata и Betula tortuosa. Расположение участка в понижении, уменьшение действия ветра способствуют зарастанию. В 29-сантиметровой поверхностной толще на эоловых наносах сформировался профиль подбура. Скорее всего, отсутствие признаков подзолообразовательного процесса в верхнем ярусе связано с молодостью эоловых отложений.
Описания профилей показали, что подбуры, объединяемые по современной классификации в отдел альфегумусовых почв, формируются как на супесчано-легкосуглинистых, так и рыхло-песчаных отложениях под тундровыми и лесными сообществами. При близком залегании мерзлоты (в пределах 1 м), происходит оглеение нижней части профиля. Под реликтовыми еловыми островками образованы двухъярусные почвы, верхний ярус которых представлен подбуром, а нижний -подзолом. Благоприятное сочетание оптимальных гидротермического и питательного режимов делают возможным функционирование своеобразного сообщества березового криволесья с бореальными видами растений на водораздельных террасах и плакорах тундры. Здесь подбуры формируются на эоловых наносах.
Как показывает анализ гранулометрического состава (Приложение, табл. 1), во всех разрезах преобладает фракция мелкого песка. Соотношение фракций мелкого песка и крупной пыли, заметно изменяющееся по профилю, свидетельствует об исходной неоднородности почвообразующих пород и эоловых наносов. В подбурах, формирующихся на супесчано-легкосуглинистых отложениях, равномерное распределение ила, с некоторым накоплением над мерзлотой говорит об одинаковой результирующей соотношения процессов новообразования, разрушения и перераспределения данной фракции в разных горизонтах почвы. В надмерзлотном слое отмечено присутствие валунов. В почвах под еловыми островками двухъярусность проявляется как в распределении мелкого песка, так и ила.
В валовом составе (Приложение, табл. 2) обращает на себя внимание накопление кальция, фосфора, калия, серы и титана в органогенных горизонтах, что частично осуществляется за счет активной аккумуляции их кустарничками, мхами и лишайниками (Родин и др., 1965) и относительного накопления в минерализующемся опаде. Дифференциация профиля выражается в обеднении верхней части минеральной толщи окислами кальция, магния и калия, по сравнению с нижележащей частью профиля. Это свидетельствует об элювиальном выносе соединений щелочных и щелочноземельных элементов. Значительное содержание валового кремнезема отмечено в грубогумусовом и в верхнем минеральном, залегающем непосредственно под подстилкой, горизонтах. Характерная картина распределения S1O2, вероятнее всего, связана с проявляющимися процессами выноса соединений элементов и с относительным обогащением этих горизонтов кварцем и устойчивыми полевыми шпатами (Таргульян, 1971).
В почвах под реликтовыми лесными островками максимум Fe203 приурочен к верхним иллювиальным горизонтам дневной почвы (подбура), в этом особенность тундрового почвообразования. В подбурах тайги встречаемость элювиально иллювиального типа распределения валового железа выше, чем поверхностного ожелезнения (Таргульян, 1971). Иллювиальный максимум оксидов алюминия отмечается на глубине 22-34 см. В нижнем ярусе, в подзоле, имеет место элювиально-иллювиальное перераспределение и А1203, и Fe203.
Достаточно высокое валовое содержание Si02 и чрезвычайно слабое перераспределение оксидов в погребенных слоях на участках с березовым криволесьем позволяет предположить, что образование подбура здесь происходило на эоловых наносах. Изменение по профилю подбуров оксалаторастворимых соединений R203 незначительное (рис. 4). Перераспределение этих форм аккумулятивное. В данных соединениях более активную роль играет железо, по сравнению с алюминием, из-за несколько затрудненного внутреннего дренажа в связи с наличием мерзлоты (подбур глееватый) и неоднородностью исходной породы.
Важным диагностическим показателем проявления почвенных процессов и свойств почв является соотношение форм соединений железа (рис. 5). В лесных ландшафтах в верхнем профиле (подбур) двухъярусной почвы отмечено наличие двух зон проявления процессов аккумуляции оксалаторастворимых форм железа. Первая приурочена к альфегумусовому горизонту (18 % к валовому), где происходит иллювиальная аккумуляция из подстилки. Вторая зона фиксируется ниже - в пределах горизонта ВС, что связано со сменой окислительно-восстановительного режима и способствует переходу труднорастворимых окисных соединений железа в более мобильные формы. В нижнем ярусе (иллювиально-железистый подзол) по отношению к оксалаторастворимому железу проявляется элювиально-иллювиальная дифференциация. В распределении оксалаторастворимых форм Fe203 по всему двухэтажному профилю отмечается два максимума.
Подбуры характеризуются высокой кислотностью, сравнительно небольшим содержанием поглощенных оснований (табл. 1). Отмечается биогенная аккумуляция поглощенных оснований в горизонте О, их слабый вынос и некоторое накопление над мерзлотой (подбур глееватый).
Трансформация почв бассейна р. Ортина в результате нефтегазоразведочных работ
Морфологически профиль дифференцирован. Под слоем подстилки и залегают оглеенные подзолистый и иллювиальные горизонты, завершаемые переходным к породе горизонтом. Степень оглеения усиливается с глубиной.
На плоских водоразделах с полигональным нанорельефом, в мохово-лишайниково-травяно-кустарничковой тундре на песчаных почвообразующих породах формируется комплекс торфянисто- и торфяно-подзолов глеевых.
Почва четко дифференцирована по морфологическому строению, под торфяником выражен подзолистый горизонт. В связи с потечным характером гумуса наблюдается прокрашивание им нижележащих минеральных горизонтов. Оглеение верхней части профиля, под слоем торфа, не распространяется вглубь профиля. Очевидно, происходит отток влаги по мерзлотному водоупору.
Итак, изученные почвы, в отличие от подбуров, обнаруживающие морфологически выраженный горизонт Е, отнесены к типу подзолов. Разделение на подтипы осуществлено по характеру иллювиальных аккумуляций, который зависит от положения почвы в рельефе, экспозиции склона, глубины мерзлотного водоупора. В хорошо дренируемых условиях, при глубине мерзлоты ниже одного метра, элювиально-иллювиальные процессы выражены в морфологии и диагностируются по распределению оксалаторастворимых соединений AI2O3. При усилении увлажнения альфегумусовые процессы четко диагностируются по морфологии и распределению гумуса, подвижных форм R2O3. В подзолах глеевых, выделяемых на уровне типа, признаки оглеения присутствуют во всем профиле, а мобилизация и вынос подвижных форм железа усиливаются. Торфяно-подзолы глеевые четко выделяются по мощности торфяного горизонта.
В гранулометрическом составе (Приложение, табл. 1) подзолов преобладает фракция мелкого песка. Распределение всех фракций по профилю довольно равномерное. Морские песчаные породы отличаются хорошей отсортированностью и перемытостью, на что указывает крайне низкое содержание мелкодисперсных частиц. Содержание физической глины в почве не превышает 8 %, наибольшей величиной она представлена в торфяно-подзолах глеевых иллювиально-гумусовых. Соотношения песчаных фракций, в пользу мелкого песка, отражает тот факт, что почвы, сформировавшиеся на сортированных морских породах отличаются полным отсутствием крупнообломочного материала и крупнозема.
Результаты валового анализа показали, что подзолы характеризуются бедным химическим составом: содержание в них Si02 выше 80 %, следовательно количество других элементов, формирующих химический профиль почв, сравнительно небольшое (Приложение, табл. 2). Наблюдается слабая дифференциация элементов в распределении их по профилю, что можно сказать о всех типах тундровых почв. Ухудшение к северу от таежной зоны свободной внутрипочвенной миграции продуктов разложения растительных остатков, усиление роли зимнего промораживания почв сопровождается ослаблением степени профильной дифференциации гуминовых веществ, а также минеральной массы. Происходит ослабление или затухание профильного перераспределения валового содержания главных оксидов (Арчегова, 1985). Элювиальная толща мощностью 8-9 см несколько обеднена кальцием, магнием, калием, натрием, железом, алюминием по сравнению с нижележащими горизонтами. В торфяно-подзоле глеевом иллювиально-гумусовом распределение Si02 и А120з, Fe2C 3 наименее четко дифференцировано. При наличии мерзлоты на глубине 40 см просачивание почвенного раствора вниз по профилю затруднено. Здесь происходит надмерзлотное накопление элементов.
Профильное распределение оксалаторастворимых соединений Fe и А1 диагностирует Al-Fe-гумусовый процесс (табл. 1). Аккумуляция оксалаторастворимых форм железа в нижней части подстилки, может быть, связана с криогенным подтягиванием растворов из нижних горизонтов. Отношение подвижного железа к подвижному алюминию носит двойственный характер: значительное превышение (в 3 раза) Fe203 над А1203 в органогенных горизонтах и преимущественное содержание оксалаторастворимых форм алюминия в нижележащих песчаных горизонтах. Это свидетельствует о достаточно свободном внутреннем дренаже и сравнительно слабой степени переувлажнения минеральных горизонтов. Содержание оксалаторастворимого железа заметно колеблется: от 3-4 % от валового содержания в подзоле иллювиально-гумусовом (рис. 4) до 14-15 % в торфяно-подзоле глеевом иллювиально-гумусовом. Это связано с мобилизацией оксалаторастворимых форм железа в результате активно протекающих процессов оглеения в верхней части профиля последней почвы.
Низкие значения рН в органогенных (О, Т) горизонтах (табл. 1), относительно невысокое содержание обменных оснований, подвижных форм Р (7-39 мг/ЮОг) и К (17-54 мг/100г) предполагают олиготрофный тип питательного режима. Для обменных оснований характерен либо элювиальный минимум в горизонте Е, либо резкое уменьшение их содержания в минеральной толще и равномерное распределение с глубиной.
Для подзолов данной территории исследования, как для почв со слабо развитым иллювиально-гумусовым процессом, имеет место регрессивно-аккумулятивное распределение углерода по профилю (табл. 1). Большое содержание углерода в горизонте Е связано как с иллювиированием из подстилки, так и аккумуляцией слабогумифицированных растительных остатков в этом горизонте. Согласно И.В. Игнатенко (1979), кустарничковая растительность способна образовывать значительную массу подземных органов в горизонте Е. В иллювиально-железистом подзоле бассейна р. Хоседа-ю (граница лесотундры с тундрой) профильное распределение углерода элювиально-иллювиальное. Подобный тип дифференциации свойственен почвам лесотундры и северной тайги, что связано с усилением к югу интенсивности иллювиально-гумусового процесса. Это подтверждает фульватный характер гумуса и высокое содержание наиболее подвижных фракций фульвокислот в горизонте BHF почвы бассейна р. Хоседа-ю (рис. 6). Большая величина отношения С : N указывает на слабую обеспеченность азотом, грубогумусовый характер органического вещества подзолов. Однако, достаточная гумусированность и благоприятный водный режим, возможность проникновения корней на большую глубину, обеспечивают сравнительно богатый видовой состав. Нанокомплексность бугорковатой тундры определяет различия условий обитания растительных сообществ. Обнаружено 97 видов сосудистых и споровых растений для данного типа ландшафта (Pechora Delta, 2000).
Сравнительно низкое содержание в иллювиальном горизонте приведенных подтипов подзолов гумуса, оксалатораствормых форм железа, обменного кальция (Таргульян, 1971, Игнатенко, 1979), по-видимому, можно объяснить физическими и физико-химическими свойствами почвообразующих песчаных морских пород.
Оценка степени трансформации и самовосстановления нарушенных территорий
В результате сравнительного анализа морфологического строения двух почв (на основании описания и рис. 9) мы видим, что преимущественная аккумуляция нефтепродуктов произошла на поверхности нарушенной почвы. Просачивание в нижележащие горизонты сопровождалось заполнением полостей - корневых ходов, трещин. В иллювиально-гумусовом горизонте также отмечено некоторое накопление техногенных углеводородов. В нижней части профиля антропогенно-нарушенной почвы происходит застаивание воды и надмерзлотное оглеение. Глубина мерзлоты увеличивается на 25 см.
Буровая скважина 8 расположена на вершине песчаного холма. Террасы склона, на которые поступали нефтезагрязненные растворы, представляют собой плоскобугристые торфяники. Плоские торфяные бугры имеют бугорковатый нанорельеф и мозаичную структуру растительного покрова. Нарушенный участок охватывает полосу стока отработанных растворов с нефтью.
Разрез 14 заложен на выровненном плоском бугре, зарастающем осоками, политриховыми мхами. Возобновление растительного покрова происходит за счет разнотравно-злаковых мохово-лишайниковых сообществ. Мерзлота на глубине 43 см. Почва: химически-преобразованная по торфяной олиготрофной деструктивной почве.
Характерными растительными сообществами ненарушенных участков являются ерниково-багульниковые, мохово-морошковые сообщества с лишайниками на бугорках. Фоновая почва (разрез 16) - торфяная олиготрофная деструктивная. Мерзлота на глубине 36 см. Степень разложенности торфа усиливается с глубиной, а мощность его колеблется в значительной степени (до 2 м, в обнажении на берегу озера). Описание морфологического строения профиля и физико-химические свойства фоновой почвы обозначены в главе 4.1.
В торфяной толще нарушенного участка четких отличий в морфологии от ненарушенного не наблюдается, за исключением более плотного сложения (рис. 9). Возможно, отсутствие четких различий в окраске обязано сорбции нефтепродуктов темной торфяной массой, без образования цементации. Происходит углубление верхней границы мерзлоты на 7 см.
В мочажине ниже по склону мощность черного торфа составляет 60 см, сменяется суглинком. Мерзлота на глубине 68 см.
Поступление в почвы минерализованных жидких стоков в результате нефте-газоразведочных работ является одной из наиболее распространенных причин техногенного засоления почв. Электролиты, применяемые как для регулирования параметров буровых растворов, так и в качестве их основы: Са(ОН)2, СаСЬ, КС1, КОН, NaOH, Na2C03, NaCl, соли фосфатных кислот, изополихроматы и пр., наряду с нефтью и нефтепродуктами, являются самыми распространенными токсикантами на территориях промыслов. В результате происходит сдвиг кислотно-щелочных условий, изменение состава почвенно-поглощающего комплекса, изменение характера миграционных процессов.
При проведении нефтегазоразведочных работ почвы были подвержены, кроме химического загрязнения, механическому воздействию, выражающемуся в нарушении верхнего органогенного слоя. Проявление почвообразовательного процесса, новообразование органогенных горизонтов в почвах на модельных буровых площадках, размещенных, в большинстве своем, на дренированных склонах песчаных холмов, не наблюдалось из-за активных эоловых процессов, усугубляемых антропогенным вмешательством. В результате, на исследуемой территории образовались ярей - песчаные раздувы. Данные, полученные Кулюгиной Е.Е. (2000), свидетельствуют о том, что процессы ветровой эрозии препятствуют развитию растительности на песчаных обнажениях, а начальные стадии зарастания имеют циклический характер. Сравнительное изучение физико-химических свойств загрязненных почв (разрезы 47, 30) из-за отсутствия органогенных горизонтов проводится с минеральной частью фоновых.
На буровых площадках, в лощинах стока нефтезагрязняющих веществ, расположенных на плато с бугристыми торфяниками, в подножье холмов общее проективное покрытие (ОПП) растительностью составляет 80-90 %, отмечено наличие хорошо сформированных органогенных горизонтов. Однако, данные объекты исследования характеризуются значительным химическим загрязнением, сохраняющимся долгое время (без видимых изменений за 20 лет) вследствие неблагоприятных условий разложения: наличия мерзлотного водоупора, сравнительно мощного органогенного горизонта, способного удерживать массы органических и неорганических поллютантов, большой обводненности.
На валовой состав (Приложение, табл. 2) нарушенных почв большое влияние оказывает антропогенный фактор: количество и тип техногенных включений, химические загрязнители. Активного накопления в органо-аккумулятивных горизонтах К20, Рг05, CaO, MgO, S03, как это происходит в природных почвах, в новообразованных органогенных горизонтах не наблюдается. Для валового минерального состава деградированных почв характерно обогащение кальцием и магнием (в 2-3 раза). Наблюдается четкая обратная зависимость (г = -1) содержания Si02 и R2O3 в профиле почв. Чем ближе к месту загрязнения, тем выше содержание серы, тогда как с валовым натрием наблюдается обратная картина. На нефтезагрязненных участках постепенно формируется гидрокарбонатный характер почвенных растворов из-за почти полной потери С Г - абсолютного мигранта (Перельман, 1989), и возрастания содержаний НСОз (за счет деструкции поступившей нефти). В гидрокарбонатный почвенный раствор вытесняются ионы натрия (Солнцева, 2002). Таким образом, увеличивается доля подвижного натрия от валового его содержания.
