АГРОХИМИЯ, 2015, № 10, с. 38-49
Агроэкология
УДК 550.42: 577.170.49 (571.54)
ФТОР В КОМПОНЕНТАХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2015 г. В.К. Кашин, Л.В. Афанасьева, Л.Л. Убугунов
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия E-mail: vladkashin2008@rambler.ru
Поступила в редакцию 14.05.2015 г.
Изучено содержание фтора в почвообразующих породах, почвах, природных водах и хвое сосны обыкновенной в таежных, лесостепных, степных и сухостепных ландшафтах Забайкалья. Среднее региональное содержание фтора в почвообразующих породах равно его кларку в осадочных породах и повышено в почвах в 1.3 раза в сравнении со средним содержанем в почвах мира. В почвообразующих породах и почвах лесостепных ландшафтов содержание фтора было в 1.4 раза больше кларка, в таежных - в 1.5 раза меньше, в степных и сухостепных соответствовало кларку. Определены контрастные концентрации фтора в поверхностных и подземных природных водах: выявлены водоисточники с низким, нормальным уровнем обеспеченности фтором, а также с концентрациями элемента, превышающими ПДК. Содержание фтора в хвое сосны обыкновенной на территориях промышленных зон было в 1.5-1.8 раза больше, чем в фоновых условиях, тем не менее оно не достигало ПДК.
Ключевые слова: фтор, ландшафты, Забайкалье.
ВВЕДЕНИЕ
Фтор является необходимым элементом для человека и животных. Он участвует в образовании твердых тканей организма (90-95% общего количества его в организме), в значительной мере определяя их прочность. Специфическим проявлением нарушения обмена фтора в организме служит заболевание зубов и скелета [1].
Потребность взрослого человека во фторе составляет в среднем 3 мг/сут [2]. Одним из важных источников поступления фтора в организм служит питьевая вода, из которой он усваивается на 95-97%. Поэтому количество фтора в природных водах служит информативным показателем уровня обеспеченности этим элементом человека и животных. Нормальным содержанием фтора в питьевой воде, по критериям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), считается 0.7-1.2, недостаточным - <0.6, предельно допустимым - 1.5 мг/л [3].
При пониженном поступлении фтора в организм снижается устойчивость зубной эмали к кислым пищевым продуктам и метаболитам бактериального разложения, что приводит к разрушению зубов (кариесу). Гипофтороз представ-
ляет собой одно из наиболее массовых заболеваний населения Земли. Кроме того, дефицит фтора приводит к остеопорозу, ухудшению заживления ран и переломов [2].
Избыток фтора в организме вызывает флюороз - заболевание, сопровождающееся поражением зубов и скелета. Негативному влиянию повышенных количеств фтора подвергаются рабочие алюминиевой промышленности, предприятий по переработке флюоритовых и апатитовых руд, а также население биогеохимических провинций с высоким содержанием фтора в окружающей среде. Гиперфторовые биогеохимические провинции известны во многих регионах мира [4, 5]. Концентрации фтора в питьевой воде >2 мг/л вызывают в большинстве случаев заболевание флюорозом. Кроме того, они оказывают отрицательное действие на интеллектуальное развитие детей [6].
Техногенные источники в настоящее время вносят до 60% фтора в его глобальный круговорот, негативно воздействуя на все компоненты экосистем [7]. В частности, установлено, что при производстве 1 т алюминия в атмосферу выбрасывается от 7 до 40 кг соединений фтора [8]. Поэтому изучению влияния техногенных выбросов фтора на живые организмы и почвы уделяется
большое внимание [8-11], даже большее, чем его содержанию и поведению в природных объектах в фоновых условиях [12-14], хотя проблема дефицита или избытка элемента для человека и животных как в России [1, 2], так и во многих регионах мира также важна [5].
Таким образом, дефицитное или повышенное содержание фтора в объектах окружающей среды - глобальная эколого-агрохимическая проблема, практическое решение которой в сельском хозяйстве, медицине и охране окружающей среды весьма актуально.
На территории Западного Забайкалья, где проведены исследования, пораженность населения кариесом зубов достигает 50-85% [15, 16]. В регионе широко распространены заболевания сельскохозяйственных животных кариесом или флюорозом [17]. Это наносит большой ущерб здоровью населения и продуктивности животных. Кроме того, на этой территории функционирует ряд промышленных узлов, ТЭЦ, которые являются источниками выбросов химических элементов в атмосферу, в том числе и фтора. Поэтому возможны два значимых аспекта проблемы фтора -природный и техногенный.
Цель работы - определение содержания и распределения фтора в почвообразующих породах и основных типах почв, поверхностных и подземных водах ландшафтов центральных и южных районов Бурятии (Западное Забайкалье), а также в хвое сосны обыкновенной в фоновых условиях и в условиях влияния промышленных зон; оценка эколого-геохимического состояния этих компонентов в отношении фтора.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили в 12 районах Республики Бурятия в таежных (среднегодовая сумма осадков - 600-800 мм), лесостепных (300-400 мм), степных (300-340 мм) и сухостепных (200-250 мм) ландшафтах, расположенных в бассейне р. Селенга - главного притока оз. Байкал. На этой территории сосредоточено основное количество населения, производится преобладающая часть сельскохозяйственной продукции, здесь расположены крупные промышленные предприятия (промзоны).
Пробные площадки (ПП) 100 х 100 м для отбора проб почвообразующих пород и почв закладывали на типичных фоновых участках степей и лугов в соответствии с методическими рекомендациями [18]. На каждой площадке закладывали
основной почвенный разрез с описанием почвенного профиля и 3-5 дополнительных полуразрезов. На них проводили отбор проб почвообразую-щих пород и почв по общепринятым методам. Из близлежащих к ПП водоисточников (рек, озер, колодцев, скважин) отбирали пробы воды в полиэтиленовые сосуды в пятикратной повторности в меженный период (август-сентябрь).
В качестве растительного объекта использовали сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.) -одну из главных лесообразующих пород, распространенную во всех изученных ландшафтах. Исследовали хвою, как важнейший вегетативный орган, обладающий высокой чувствительностью к атмосферным токсикантам [19]. На каждой ПП отбирали хвою 2-го года жизни с 5-6 деревьев 11-го класса возраста. При закладке ПП учитывали особенности рельефа местности, расположение промышленных зон, преобладающий атмосферный перенос воздушных масс. Фоновое содержание фтора в хвое сосны определяли по данным его естественной природной вариации на территориях, удаленных от промышленных зон на расстояние от 60 до 100 км. Для оценки уровня накопления фтора в хвое в условиях воздействия аэротехногенных эмиссий использовали общепринятый коэффициент Кс, равный отношению содержания элемента в хвое в зоне влияния промзон к среднефоновому его содержанию [20]. Кс, равные 1.3-1.4, принимали за низкий и средний, а >1.5 -повышенный уровень накопления элемента.
Определение содержания фтора в породах и почвах проводили после их предварительной подготовки и сплавления проб с карбонатом калия (для перевода в растворимые соединения), последующего выщелачивания сплава горячей водой. Озоление хвои проводили в платиновых тиглях при температуре 450оС [21]. Концентрацию фтора во всех объектах определяли потен-циометрическим методом прямого измерения количества его ионов с помощью фтор-селективного электрода и эталонного электрода разности потенциалов [3, 22]. Аналитическая повторность трехкратная. Относительные стандартные отклонения результатов анализа не превышали 5%. Математическую обработку результатов проводили стандартными методами [23].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Фтор в почвообразующих породах. Почвообра-зующими породами на большей части территории Забайкалья являются маломощные толщи элюво-делювия коренных пород, всегда содержащие их
Таблица 1. Содержание фтора в почвообразующих породах и почвах ландшафтов Забайкалья
Почвообразующие породы Почвы Фтор, мг/кг
Тип Гумус, % рНН2О Породы Почвы (горизонт А)
Иш М ± ш 1ш М ± ш
Таежный ландшафт (п = 8)
Аллювиальные отложения
Делювиальные суглинки Аллювиальные отложения
2.1-3.7
6.4-7.2
Аллювиальные луговые су песчаные
Лесостепные ландшафты (п = 11)
Серые лесные легкосуглинистые Аллювиальные луговые супесчаные
Степные ландшафты (п = 11)
250-495
330 ± 34
240-520
2.4- 3.8 6.8-7.2 530- 860 725 ± 52 470- -815
3.1- 4.9 6.7-7.4 410- 770 675 ± 48 406- -730
320 ± 36
685 ± 46 580 ± 40
Делювиальные Черноземы легкосуглинистые 3.2- 3.7 7.0- 7.2 370- 625 480 ± 37 335- 640 465 ± 38
суглинки
Аллювиальные Аллювиальные луговые су- 2.2- 4.7 6.9- 7.1 335- 540 410 ± 42 310- 530 390 ± 25
отложения песчаные
Сухостепные ландшафты (п = 14)
Делювиальные Каштановые супесчаные 1.4- 2.1 7.1-7.8 290- 640 445 ± 41 250- -525
супеси Аллювиальные Аллювиальные луговые су- 2.3- 2.7 6.8-7.2 280- 520 415 ± 39 270- -505
отложения песчаные
410 ± 37 395 ± 35
Пойменные ландшафты (п = 25)
Аллювиальные Аллювиальные луговые (вся 2.1-4.9 6.4-7.4 250-770 460 ± 40 240-730 425 ± 35
отложения совокупность)
Среднее региональ- - - - - 485 ± 31 - 465 ± 37
ное
Кларк земной коры - - - - 640 - -
Среднее в почвах - - - - - - 320
мира
Примечание. Прочерк - нет данных, кларк земной коры [26], среднее в почвах мира [14].
обломки и слабовыветрелый щебень. Преобладающими коренными породами служат граниты и породы гранитовой группы и в меньшей степени - базальты, габбро сиениты, гипербазиты и другие. В межгорных котловинах и на широких участках речных долин почвообразование происходит на мощной толще рыхлых наносов делю-виально-пролювиальных отложений, древнего и современного аллювия и озерных отложений [24].
В табл. 1 представлены вариационно-статистические показатели содержания фтора в почвообра-зующих породах и почвах таежных, лесостепных, степных и сухостепных ландшафтов Забайкалья. Данные табл. 1 свидетельствуют, что содержание фтора в почвообразующи
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.