научная статья по теме ФОРМЫ И ФАКТОРЫ НАКОПЛЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВАХ ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ (МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ) Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ФОРМЫ И ФАКТОРЫ НАКОПЛЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВАХ ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ (МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ)»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 7, с. 804-818

ХИМИЯ ПОЧВ

УДК 631.417.2:631.48:547.31:632.125:538.1

ФОРМЫ И ФАКТОРЫ НАКОПЛЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ

АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВАХ ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ (МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ)*

© 2004 г. А. Н. Геннадиев, Ю. И. Пиковский, С. С. Чернянский, Т. А. Алексеева, Р. Г. Ковач

Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы

Поступила в редакцию 16.02.2004 г.

Выявлены концентрации и состав полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в болот-но-подзолистых, дерново-глеевых и аллювиальных почвах в пределах одной из техногенных геохимических аномалий Московской области. Показана связь уровней загрязнения почв ПАУ с удаленностью от источника поллютантов. Установлено, что спутниками ПАУ при их распределении по почвенному профилю являются техногенные магнитные сферулы размером 1-50 мкм. Выявлена приуроченность повышенных концентраций техногенных ПАУ к фрагментированному органическому веществу (ФОВ) почв. Прослежено увеличение степени "гомологенизации" ПАУ в почвенном покрове по мере удаления от источников загрязнения, а в почвенном профиле - с глубиной.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований в области геохимии полициклических ароматических углеводородов в почвах определяется повышенной опасностью и масштабностью загрязнения почвенного покрова этими соединениями. Почвы являются главным депонирующим ПАУ компонентом ландшафта. Именно от свойств почв в значительной степени зависят интенсивность накопления, формы нахождения, возможность консервации и последующей мобилизации данной группы органических соединений в окружающей среде [10].

Образуясь при сжигании топлива и других термических процессах, ПАУ поступают на поверхность почв и водоемов с аэрозолями. Благодаря низкой растворимости в воде миграция молекул ПАУ в почвах и донных отложениях осуществляется в основном вместе с частицами-носителями, то есть физико-механическим путем. Имеются также указания на то, что при определенных эда-фических условиях ПАУ способны вовлекаться в биологический круговорот [5, 17, 18, 21, 26, 27, 31]. В этой связи дискутируется и возможность новообразования молекул ПАУ в живых и отмерших тканях с участием ароматических систем лигнина, детрита, биогенных пигментов и гумусовых веществ [10, 24 и др.].

Главными факторами разрушения молекул свежеобразованных ПАУ являются солнечная радиация и окислительная среда. По некоторым оценкам, время пребывания искусственно

внесенного в почвы с частицами пыли 3,4-бенз-

*

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты < 01-05-64157 и 02-05-64447).

пирена не превышает 2 лет, часто составляя лишь 2.5-5 мес. [30]. Несмотря на это, данные многих исследователей (см., например, обзор [34]) подтверждают факт длительной - на протяжении сотен лет - консервации ПАУ в биокосных системах. В частности, имеется опыт использования ПАУ для датирования донных отложений в зоне влияния крупных промышленных центров (Hites et al., 1980, цит. по [34]).

Темпы трансформации молекул техногенных ПАУ в почвах в значительной степени определяются свойствами почв, в том числе их структурным состоянием. Наши исследования [29] показали, что в почвах могут создаваться условия, благоприятные для длительной (сотни и тысячи лет) консервации этих органических соединений. Выявленные на примере дерново-глеевых почв Подмосковья особенности внутрипрофильного распределения техногенных полициклических ароматических углеводородов показывают, что основная часть ПАУ находится в этих почвах годы и десятки лет [28]. В связи со сказанным представляется важным вопрос о возможности долгосрочного депонирования техногенных ПАУ в почвах и факторах их консервации и последующей мобилизации в ходе почвообразования.

Ранее некоторыми авторами настоящей статьи при оценке потенциала самовосстановления почв после углеводородного загрязнения было всесторонне проанализировано влияние окислительно-восстановительных условий, теплового и водного режима почв, гранулометрического состава отложений и других факторов на ход процессов физико-химического и биохимического разложения и рассеяния углеродистых веществ

Объекты исследований: 1 - места опробования почв; 2 - лесные массивы; 3 - зона промышленной и жилой застройки; 4 - железные дороги; 5 - водотоки.

в педосфере [22]. Эта работа проводилась в масштабе страны и позволила создать карту потенциальной способности почв России к самоочищению от техногенных углеводородов, в том числе ПАУ [7].

Кроме того, для выявления характера накопления и консервации ПАУ в почвенном покрове нами были предприняты специальные исследования [11, 14, 28], объектом которых стали почвы с низким, средним и высоким уровнями углеводородного загрязнения. Полученные данные показали повышенную обогащенность углеводородами фрагментированного органического вещества почв и преимущественного накопления ПАУ в ризосфере, через которую совершается наиболее активный обмен этими соединениями между атмосферой - основным поставщиком техногенных ПАУ - и почвой.

Для более детального изучения особенностей внутрипрофильного перераспределения ПАУ в 2003 г. были проведены исследования в пределах одной из техногенных геохимических аномалий Московского региона. Статья посвящена анализу полученных результатов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом настоящего исследования был почвенный покров окрестностей подмосковного г. Электроугли (рисунок), испытывающий сильное техногенное давление в течение длительного времени. В природном отношении участок работ находился в пределах Электроуглинского ландшафта [3], который образован плоской мо-рено-водноледниковой слабодренированной равниной, сложенной в первых метрах супесями и гравийными песками с прослоями глин. Междуречья частично освоены, а частично заняты сосновыми и смешанными лесами. На этом фоне встречаются урочища заболоченных понижений с болотнотравно-осоковыми березняками. Ландшафт характеризуется слабым развитием эрозионно-аккумулятивных процессов и долинной сети. Последняя представлена долинами нескольких небольших рек бассейнов рр. Москвы (Малиновка) и Клязьмы (Кудиновка, Шаловка) без выраженного пойменно-террасового комплекса. Отдельные участки долин искусственно спрямлены; сток р. Малиновки регулируется небольшим водохранилищем, созданным в ее верховьях. Почвенный покров участка образован соче-

танием болотно-подзолистых и дерново-глеевых почв междуречий с аллювиальными слаборазвитыми и лугово-болотными почвами речных долин.

Болотно-подзолистые супесчаные почвы (по классификации [19] - перегнойно-мелкоподзоли-стые глубокоглееватые подстилочные иллюви-ально-железистые) исследовались на левобережье р. Малиновки под сосновыми с примесью березы разнотравно-вейниковыми лесами. Их профиль (ЭУ-4) образован маломощной 1.5-2 см) подстилкой, темно-серым (10УЯ2/1) перегнойно-грубогумусовым горизонтом мощностью 3-6 см, под которым залегает серовато-коричневый (10УЯ4/3-3/3), участками - светло-коричневый (10УЯ5/4) и желтоватый (10УЯ6/6), супесчаный гор. А1А2 с обильными ржаво-охристыми выделениями гидроксидов Бе и Мп. На глубине 2325 см он переходит в песчаный гор. БС(§, Бе) с многочисленными Бе-новообразованиями. Материнской породой служат тонкозернистые пески, насыщенные ортштейнами и рудяковыми зернами.

Освоенные разности этих почв исследовались на правобережье р. Малиновки. Поверхность здесь характеризуется слабым уклоном на юго-запад, на фоне которого прослеживается система параллельных ложбин, открывающихся в долину Малиновки. Профили ЭУ-8 и ЭУ-7 приурочены к межложбинному гребню и днищу ложбины соответственно. Борта долины выражены слабо; местами они маркируются параллельными руслу гребнями с превышением до 1 м. Почва одного из таких гребней исследована в точке ЭУ-6. В прирусловой части пологий склон сменяется выровненной поверхностью переменной (от 30 до 70 м) ширины. Почва зоны перегиба также исследовалась (ЭУ-3).

Все освоенные почвы объединяет наличие пахотного горизонта мощностью 15-18 (ЭУ-3), 2527 (ЭУ-6), 21-25 (ЭУ-7) и 38-39 (ЭУ-8) см. В последнем случае он отчетливо разделяется на два подгоризонта - собственно пахотный мощностью 20-24 см и старопахотный - результат периодически проводившейся глубокой вспашки. Характерными особенностями пахотных горизонтов являются сочетание серых и коричневых тонов в окраске (10УЯ 4/4, 3/2, 3/3, 3/4), обилие светлоокрашенных фрагментов нижележащих горизонтов и Бе-Мп-новообразований, слабая ос-труктуренность, супесчаный гранулометрический состав, присутствие дресвы, гравия и щебня.

Нижняя граница А пах местами (ЭУ-3) проходит по гор. Bfe, сложенному темно-коричневыми, буроватыми и ржаво-охристыми (7.5УЯ3/2-10УЯ3/4) супесями и легкими суглинками. Присутствие светло-серых (10УЯ5/1) фрагментов указывает на актуальность глеевых процессов, а копролитов - на роющую активность дождевых

червей. Глубже 40 см, а в профилях ЭУ-6, 7 и 8 -непосредственно под гор. Апах - залегают отложения, слабо затронутые почвообразованием. Морфологически они представлены тонко- и среднезернистыми песками с многочисленными включениями, оглеенными суглинистыми окатышами, ортштейнами и рудяками. В ряде случаев соседние - на расстоянии 2-5 м друг от друга -скважины выявляли подстилание как песками, так и глинами (ЭУ-8) или легкими суглинками (ЭУ-7).

Дерново-глеевые суглинистые почвы приурочены к молодому болотнотравно-осоковому березняку (рис., профили ЭУ-1 и ЭУ-13) и характеризуется мощной - до 5 см - и плотной оторфованной подстилкой, темно-серым грубогумусовым оглеен-ным тяжелосуглинистым гор. А1§ мощностью 45 см, переходным светло-коричневым легкосуглинистым с опесчаненностью и включениями дресвы гор. А1С. Глубже 13-17 см залегает гру-богумусовый темно-серый легкосуглинистый гор. [А1], подстилаемый на глубине 20-25 см слоистой толщей, которая образована чередованием оглеенных суглинистых и ожелезненных песчаных прослоев, насыщенных рудяками. Освоенная разность этих почв (ЭУ-14) характеризуется наличием старопахотного горизонта мощностью около 30 см, который подстилается темно-коричневыми глинами и ох

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

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»