АГРОХИМИЯ, 2008, № 12, с. 56-62
УДК 546.76:631.44:58(571.54)
ХРОМ В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ДЕЛЬТЫ РЕКИ СЕЛЕНГА
© 2008 г. С. Б. Сосорова
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия E-mail: soelma_sosorova@mail.ru Поступила в редакцию 13.03.2008 г.
Изучено валовое содержание хрома и его кислоторастворимой формы в основных типах почв и травянистых дикорастущих растениях дельты р. Селенга (Бурятия). Установлено, что содержание хрома в этих объектах близко к кларковым значениям и не превышает ПДК.
ВВЕДЕНИЕ
Хром относится к числу "классических" микроэлементов (МЭ). Биологическая роль хрома в животном организме связана с его участием в процессах углеводного и липидного обмена, в структуре и функции нуклеиновых кислот.
При недостаточности хрома у животных и человека отмечено снижение толерантности к глюкозе, повышение концентрации инсулина в крови, задержка роста, уменьшение продолжительности жизни, нарушение высшей нервной деятельности и т.д. Избыток хрома оказывает общетоксическое, нефротоксическое и гепатокси-ческое действие. Шестивалентный хром значительно токсичнее трехвалентного хрома [1]. Растения в естественных условиях не испытывают недостатка в этом элементе. Токсичность хрома для растений проявляется в задержке роста, увядании надземной части, отмирании корневой системы, хлорозе молодых листьев [2].
Учитывая двойственную (биологическую и эко-токсикологическую) роль хрома, необходим контроль его содержания в объектах окружающей среды различных регионов и локальных территорий. Не является исключением и территория дельты р. Селенга, которая испытывает возрастающий антропогенный пресс из-за развития сельскохозяйственного и промышленного производства, транспорта и туризма. Микроэлементный состав почвенного покрова и растительности дельты Селенги практически не изучен. Имеются лишь единичные данные о содержании хрома в серых лесных и торфянистых почвах, а также в некоторых растениях на торфянисто-болотных почвах дельты [3].
Между тем дельта р. Селенга, занимая общую площадь 1120 км2, представляет собой весьма важный участок территории для всей экосистемы оз. Байкал. Это определяется тем, что: 1) через нее проходит 50% среднего годового стока речных вод, подвергающихся влиянию ряда промуз-
лов, расположенных в ее бассейне, и 60% терри-генных наносов в оз. Байкал, 2) экосистемы дельты являются своеобразным "биофильтром", в значительной мере очищающим воду р. Селенга от различных примесей [4, 5].
Согласно "Закону об охране озера Байкал" [6], нижняя часть дельты р. Селенга входит в центральную экологическую зону Байкальской природной территории - зону особого режима природопользования, а верхняя - в буферную экологическую зону - зону ограниченного природопользования.
Цель работы - определение валового содержания хрома и его кислоторастворимой формы в почвах и уровней накопления его в естественной растительности (пастбищных и сенокосных угодий), а также оценка экологического состояния почвенного покрова и растительности дельты р. Селенга по содержанию этого элемента.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Маршрутно-полевые исследования проводили в 2001-2002 гг. в дельте р. Селенга, расположенной в центральной зоне юго-восточного побережья оз. Байкал (Республика Бурятия). Геолого-экологическое описание ее особенностей приведено в [7]. Разнообразие экологических условий обусловило формирование в дельте различных типов почв и растительных сообществ.
Объектами исследований были аллювиальные (болотные, лугово-болотные, луговые, дерновые) и серые лесные почвы, а также травянистые растения, произрастающие на этих почвах. Всего было проанализировано 83 почвенных образца из 15 разрезов. Отбор почвенных проб по генетическим горизонтам и их последующая химико-аналитическая обработка произведены общепринятыми методами [8].
Одновременно на этих же участках отбирали образцы отдельных видов растений и общих уко-
сов надземной фитомассы в фазе массового цветения растений-доминант с площади 0.25 м2 в двухкратной повторности (39 проб).
Валовое содержание хрома после разложения прокаленной почвы HF в присутствии H2SO4 и перевода в солянокислый раствор, а также кислото-расторимой формы - экстракцией 1 н. HCl в соотношении почва : экстрагент = 1:10 определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе AAS "SOLAAR M". Содержание хрома в растениях определяли после сухого озоления в муфельной печи при 500°С и последующего перевода золы в раствор HCl на этом же приборе.
Названия почв даны в соответствии с [9]. Определение видового состава растений выполнено по [10]. Статистическую обработку данных осуществляли с использованием программы Microsoft Excel. Приводятся следующие статистические показатели: n - количество образцов, X -среднее арифметическое, x - ошибка среднего арифметического, r - коэффициент корреляции.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Хром в почвах. Почвы дельты р. Селенга имеют нейтральную или слабощелочную реакцию среды, невысокое (0.4-4.5%) содержание органического вещества (за исключением аллювиальных болотных почв, где оно значительно выше - до 8.9%). В составе поглощенного комплекса преобладает кальций. Почвы дельты среднеобеспечены подвижным фосфором - 1.9-3.9 и низкообеспечены обменным калием - 2.6-10.0 мг/100 г почвы (градации по [11]). Гранулометрический состав почв варьировал от песчаного до среднесуглинистого.
Количество хрома в почвах, не подверженных техногенному влиянию, зависит от содержания его в почвообразующих породах. Почвообразующие породы дельты р. Селенга представлены в основном аллювиальными и рыхлыми осадочными отложениями четвертичного периода [12]. Их минералогический состав сформирован главным образом кварцем, полевыми шпатами, роговой обманкой, минералами группы эпидота, желтовато-зеленой слюдой, характеризующимися низким содержанием хрома [13-15].
Валовое содержание хрома в почвообразующих породах колеблется от 24.5 до 78.3 мг/кг при среднем значении 53.4 мг/кг (n = 8). Максимальное его содержание выявлено в аллювиальных супесчаных отложениях, а минимальное - в боровых песках. Кларк концентрации хрома в почве относительно его содержания в литосфере <1.0. Однако разнообразие почвенно-геохимических условий дельты определило различия в уровнях концентрации этого элемента в почвах [16, 17].
Концентрация хрома в поверхностном слое 0-20 см аллювиальных почв изменялась от 30 до 148 мг/кг при среднем значении 56.7 мг/кг (табл. 1). Максимальная концентрация хрома выявлена в аллювиальной торфяно-глеевой почве (разр. 1), а минимальная - в аллювиальной лугово-болотной почве (разр. 19). По данным Иванова [18], в верхнем 20-см слое луговых и дерновых аллювиальных почв Забайкалья содержание хрома колеблется от 29 до 102 мг/кг при среднем значении 58 мг/кг, что согласуется с нашими данными.
Валовое содержание МЭ характеризует их общий геохимический статус в породах и почвах. Однако оно не дает представления о доступности этих элементов для растений. Поэтому для оценки обеспеченности сельскохозяйственных культур определяют содержание подвижных форм МЭ в почве. Подвижные соединения химических элементов представляют собой наиболее важную с точки зрения минерального питания растений группу соединений. Их извлекают из почвы различными растворителями, действие которых в некоторой степени сопоставимо с действием природных вод и растений: разбавленными растворами солей, кислот и оснований [19]. Наиболее доступная для растений обменная форма МЭ извлекается ацетатно-аммонийным буфером рН 4.8. Общий запас подвижных соединений МЭ экстрагируется из почвы раствором 1 н. НС1 или НК03 [20].
Низкая подвижность хрома в почвообразующих породах обусловлена тем, что в рыхлых породах большая часть хрома входит в состав первичных минералов и оксидов железа в форме Сг3+. Поэтому его соединения малоподвижны в широком диапазоне рН и БИ [21].
Содержание кислоторастворимой формы хрома в слое 0-20 см аллювиальных почв изменялось от 0.2 до 2.5 мг/кг, что составило 0.4-3.5% от валового содержания. Максимальное содержание кислоторастворимого хрома выявлено в аллювиальной дерновой остепняющейся почве (разр. 11), минимальное - в аллювиальной лугово-болотной почве (разр. 19) (табл. 1).
Валовое содержание хрома в поверхностном слое серых лесных почв колебалось от 73 до 151, кислоторастворимого хрома было 0.5-0.9 мг/кг, что не превышало 0.6-0.7% от его валового содержания. Боровые пески характеризовались низкими концентрациями хрома - 29 мг/кг, что связано с легким гранулометрическим составом почв и невысоким содержанием органического вещества.
Содержание МЭ и тяжелых металлов (ТМ) в верхнем слое почвы отражает в основном биогенное накопление и аэральное поступление, при которых выпадающий на поверхность почвы инертный поллютант закрепляется на ней, не превраща-
Таблица 1. Содержание валовое и кислоторастворимой формы хрома в почвах дельты р. Селенга в слое 0-20 см, мг/кг
Разрез, почва, (место отбора проб) 1 2 3
Разрез 1. Аллювиальная торфяно-глеевая (с. Исток) 148 0.9 0.6
Разрез 9. Аллювиальная торфянисто-глеевая (с. Дубинино) 41 0.5 1.2
Разрез 19. Аллювиальная лугово-болотная (с. Степной Дворец) 30 0.2 0.7
Разрез 20. Аллювиальная торфянисто-глееватая (о. Шаманка) 60 0.3 0.5
Разрез 21. Аллювиальная торфянисто-глеевая (о. Семеновский) 50 0.3 0.6
Разрез 10. Аллювиальная луговая карбонатная (с. Красный Яр) 73 2.1 2.9
Разрез 12. Аллювиальная луговая слоистая (с. Кудара) 65 1.2 1.8
Разрез 4. Аллювиальная луговая насыщенная (с. Степной Дворец) 66 0.9 1.4
Разрез 16. Аллювиальная луговая карбонатная (урочище Баженовское) 53 0.5 0.9
К разрезу 16. Аллювиальная луговая карбонатная (урочище Баженовское) 49 0.3 0.6
Разрез 15. Аллювиальная луговая карбонатная (о. Шустовский) 43 1.2 2.8
Разрез 11. Аллювиальная дерновая остепняющаяся (с. Фофаново) 71 2.5 3.5
Разрез 2. Серая лесная (пашня) 151 0.9 0.6
Разрез 3. Серая лесная (лес) 73 0.5 0.7
Среднее по дельте 56.7 ± 3.5 - -
Среднее в почвах юго-западного Забайкалья [15] 54.3 - -
Кларк литосферы [16] 93 - -
ПДК по [17] 150 - -
При
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.