научная статья по теме КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ В ОКРЕСТНОСТЯХ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО КОМБИНАТА “СЕВЕРОНИКЕЛЬ”, КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ В ОКРЕСТНОСТЯХ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО КОМБИНАТА “СЕВЕРОНИКЕЛЬ”, КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ»

_ ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ _

И ОХРАНА ПОЧВ

УДК 631.417.2:631.416.8(470.21)

КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ В ОКРЕСТНОСТЯХ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО КОМБИНАТА "СЕВЕРОНИКЕЛЬ", КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ* © 2015 г. Г. М. Кашулина, А. Н. Кубрак, Н. М. Коробейникова

Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Кольского научного центра РАН,

184209, Апатиты, ул. Ферсмана, 18а e-mail: galina.kashulina@gmail.com Поступила в редакцию 04.06.2014 г.

Изучали физико-химические свойства почв, подвергавшихся в течение 70 лет воздействию выбросов комбината "Североникель" — одного из наиболее крупных источников SO2 и тяжелых металлов на севере Европы. Результаты показали, что даже после длительного воздействия больших объемов выбросов подкисляющего газа SO2 такие показатели почв, как рН водной вытяжки, содержание обменных оснований и степень насыщенности почвенно-поглощающего комплекса основаниями остаются на уровне средних и высоких значений естественного диапазона варьирования этих показателей в ненарушенных почвах региона. Исключением является иллювиальный горизонт подзолов, в котором отмечено относительное (на уровне низких значений естественного варьирования) снижение рН водной вытяжки. В то же время гидролитическая кислотность и емкость катионного обмена в большей части образцов подзолов, торфяных эутрофных и горных почв локальной зоны оказались снижены. Это обусловлено косвенным воздействием выбросов: постепенным уменьшением содержания органического вещества в почвах из-за разрушения растительности и прекращения поступления свежего растительного опада, а также развития эрозии и нарушения гидрологического режима почв и ландшафтов.

Ключевые слова: физико-химические свойства почв, выбросы SO2, подзолы (Podzols), торфяные эутрофные (Eutric Histosols), Кольский полуостров.

DOI: 10.7868/S0032180X15040048

Медно-никелевый металлургический комбинат "Североникель" на Кольском полуострове является одним из крупнейших источников выбросов Б02 и тяжелых металлов на севере Европы [12, 13]. Основное внимание в исследованиях этой территории уделяют химическому загрязнению почв такими элементами, как А§, А1, лб, Б1, Сё, Со, Сг, Си, Бе, Щ, Мп, Мо, N1, РЬ, БЬ, Бс, Т1, V, Zn и др., и серьезному повреждению экосистем [2, 3, 12, 13, 14, 17-19].

Несмотря на то, что основным компонентом выбросов комбината "Североникель" является подкисляющий газ Б02, к настоящему времени документированы лишь единичные случаи повышения кислотности почв в непосредственной близости от источника [2, 11, 15]. Наоборот, как показали результаты комплексного экогеохимического картографирования в 1995 г., верхний органогенный горизонт подзолов индустриальной западной части Кольского полуострова характеризуется

* Работа выполнена в рамках региональной программы "Охрана и гигиена окружающей среды и обеспечение экологической безопасности в Мурманской области" совместно с ОАО "Кольский геологический информационно-лабораторный центр".

меньшей кислотностью по сравнению с фоновыми условиями Северной Финляндии [2, 15].

Вместе с тем, анализ многолетних исследований [2, 3] показал, что наиболее значительное влияние на почвы выбросы комбината "Северо-никель" оказывают косвенным путем через разрушение растительности и прекращение поступления свежего растительного опада. В результате совместного прямого (накопления загрязняющих элементов в почвах) и косвенного (через разрушение растительности) влияния выбросов в почвах локальной зоны изменены практически все почвенные параметры, включая морфологию.

Цели работы: 1) охарактеризовать кислотный статус почв локальной зоны комбината "Североникель" после 70-летнего воздействия выбросов этого предприятия, основным компонентом которых является подкисляющий газ Б02; 2) выявить основные факторы влияния длительного загрязнения на физико-химические свойства почв локальной зоны.

Таблица 1. Расположение площадок относительно источника выбросов; медианы величины рН и концентраций

БО^- и Са2+ в атмосферных осадках и медиана концентрации N1 в верхнем гор. О почв, а также сумма валовых содержаний СаО и М§О в гор. С индивидуальных разрезов на обследованных площадках

Площадка Расположение относительно комбината Абсолютная отметка, м Атмосферные осадки (дождь/снег) Гор. С Гор. О

расстояние, км направление рН so4- Ca2+

мг/л CaO + + MgO, % Ni, мг/кг

I-1 17.2 ССВ 157 -/5.1 -/1.85 -/0.6 5.7 1270

I-2 17.1 ССВ 164 -/5.2 -/2.47 -/0.8 5.7 1758

I-3 17.1 ССВ 187 4.8/4.8 2.47/1.23 0.4/0.8 - 1434

II-1 7.9 С 158 -/4.9 -/2.88 -/1.4 9.9 6830

II-2 7.7 С 145 -/4.8 -/2.47 -/1.0 7.6 7002

II-3 7.6 С 136 4.4/5.1 3.50/2.06 0.6/1.4 - 10250

IIA-1 11.5 С 155 -/5.0 -/2.47 -/1.0 11.9 1873

IIA-2 11.5 С 149 -/5.1 -/2.47 -/1.0 10.6 834

IIA-3 11.3 С 146 5.2/5.4 3.27/2.47 0.4/1.2 - 3993

III-2 7.6 ССЗ 157 -/5.4 -/2.06 -/1.0 5.0 1781

III-4 7.8 ССЗ 142 4.8/5.0 3.29/2.06 0.4/0.8 - 2754

IV-1 3.2 ССЗ 178 -/4.9 -/4.53 -/1.4 10.0 614*

IV-2 3.3 ССЗ 154 -/5.2 -/2.88 -/1.4 8.3 10274

IV-3 3.4 ССЗ 128 -/5.2 -/4.94 -/1.8 - 6458

V-1 4.2 В 366 -/- -/- -/- 10.7 1081

V-2 3.1 В 230 -/4.9 -/2.06 -/0.8 11.6 3417

V-3 2.5 В 176 -/5.5 -/2.06 -/1.0 15.1 2204

V-4 2 В 144 5.2/6.1 3.09/3.29 0.3/1.8 - 2939

Фон 250 З 4.8/4.6 0.8/0.73 0.08/<0.05 4.8 4.1

* Верхние 3 см гор. ВЕ

Примечание. Для атмосферных осадков и концентрации N1 в гор. О фон представляет значения аналогичных показателей в условиях Северной Финляндии [16, 17], для суммы СаО и MgO — медианные значения этой величины в гор. С подзолов в регионе [17]. Прочерк — не определяли.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В пределах 17 км от комбината "Северони-кель" в 2001 г. заложили 6 катен (I, II, IIA, III, IV и V), каждая из которых представлена 3—4 площадками, расположенными на вершинах холмов/верхних частях склонов, у подножий склонов и в локальных депрессиях (1—4, начиная с верхних элементов рельефа). Применение ландшафтного подхода позволило охватить исследованиями все основные типы почв региона: авто-морфные — подзолы (Ferric Podzols); полугидро-морфные — подзолы глеевые (Gleyic Podzols) (подножия склонов) и гидроморфные торфяные эутрофные (Eutric Histosols) почвы (локальные депрессии).

Основная характеристика стационарных площадок представлена в табл. 1. Приведенные данные по содержанию основного металла-загрязни-

теля N1 в верхнем органогенном горизонте почв свидетельствуют об экстремально высоком уровне загрязнения обследованных почв.

Входящие в комплекс исследований наблюдения за химическим составом атмосферных осадков [16] показали, что кислотность атмосферных осадков в локальной зоне в настоящее время равна или меньше, чем в фоновых условиях. За исключением катены II, где медиана величины рН в дождевой воде была на 0.4 ед. рН меньше, чем в фоновых условиях. Согласно медианам, различия между обследованными катенами по кислотности летних атмосферных осадков составили 0.8: от рН 4.4 (ка-тена II) до 5.2 (катены V и 11А). Различия между площадками по кислотности талой снеговой воды составили 1.3: рН от 4.8 (площадки Ь3 и П-2) до 6.1 (площадка ^4).

Особенности почвообразующего материала. Как показало региональное эко-

геохимическое картографирование [17, 18], из-за присутствия основных пород (габбро) почвообра-зующий материал в окрестностях комбината "Се-вероникель" характеризуется повышенным содержанием щелочноземельных элементов Са и М§. Сумма валовых содержаний СаО и М§0 в гор. С на обследованных площадках варьировала от 5% (разр. Ш-2 — сформирован на флювиогля-циальных отложениях) до 15% (разр. ^3 — сформирован на морене, обогащенной элюво-делюви-ем габбро-норитов).

Состояние растительности на обследованных площадках зависело не только от уровня загрязнения, но также от условий увлажнения и химического состава почвообразующего материала. Умеренным повреждением с отсутствием только чувствительных компонентов — мхов и лишайников — характеризуются все низинные болотные и горные экосистемы (площадки 1-3, 11-3, 11А-3, Ш-4, ГУ-3, V-1, V-2, V-3 и ^4). Сильным повреждением растительности (угнетенный разреженный или полностью отсутствующий кустарничковый ярус с восстанавливающимся после уменьшения объема выбросов древесным ярусом, эрозия почв) характеризуются площадки Г-1, Г-2, 11-1, 11-2, ГГА-1, ГГА-2 и Ш-2. Площадки ГУ-1 и ГV-2 представляют техногенные пустоши с отсутствием или единичными выжившими, очень угнетенными кустарничками или деревьями и интенсивной почвенной эрозией.

Опробование. При организации исследований в 2001 г. в центре каждой стационарной площадки заложили индивидуальные почвенные разрезы с опробованием всех основных генетических горизонтов. При определении типа почв и индексов горизонтов (табл. 2) придерживались " Классификации и диагностики почв России" 2004 г. [4]. Для наблюдений за многолетней динамикой изменения физико-химических свойств на отдельных площадках в конце вегетационного сезона (20-е числа августа) 2001, 2002, 2005—2012 гг. отбирали смешанные образцы (СО) верхнего слоя 0—3 см верхнего генетического горизонта почв (ТорБоП).

Химический анализ. В сухих почвенных образцах (фракция < 1 мм) определяли рН водной и солевой вытяжек потенциометриче-ским методом, гидролитическую кислотность (Н+) по Каппену [1]. Обменные Са и М§ определяли комплексометрическим методом с трилоном Б после вытеснения 1.0 М раствором №С1. На основе этих величин рассчитывали емкость катион-ного обмена (ЕКО), а также степень насыщенности почвенно-поглощающего комплекса (ППК) основаниями. Валовое содержание Са и М§ в почвах также определяли комплексометрически с трилоном Б после разложения образцов спеканием с №2С03 и №2Б407.

Для оценки изменений физико-химических свойств почв в локальной зоне ориентировались на естественное варьирование показателей физико-химических свойств в ненарушенных почвах Кольского полуострова, охарактеризованное на основе компиляции данных предшествующих исследователей [5—10]. Естественное варьирование физико-химических свойств подзолов (преобладающий тип почв в регионе) оценено на основе данных с 63-х разрезов, подзолов глеевых — четырех разрезов и торфяных эутрофных почв — девяти разрезов. Опред

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком