научная статья по теме МЫШЬЯК В СИСТЕМЕ ПОЧВЫ–ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ–РАСТЕНИЯ АЛТАЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «МЫШЬЯК В СИСТЕМЕ ПОЧВЫ–ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ–РАСТЕНИЯ АЛТАЯ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2009, № 9, с. 1073-1082

ХИМИЯ ПОЧВ

УДК 631.41:546.76:550.42

МЫШЬЯК В СИСТЕМЕ ПОЧВЫ-ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ-РАСТЕНИЯ АЛТАЯ*

© 2009 г. А. В. Пузанов, С. В. Бабошкина

Институт водных и экологических проблем СО РАН, 656038, Барнаул, ул. Молодежная, 1 e-mail: puzanov@iwep.asu.ru; svetlana@iwep.asu.ru Поступила в редакцию 24.12.2007 г.

Обнаружено высокое природное содержание валового мышьяка в почвенном покрове Алтая. Растения и природные воды отличаются низкими концентрациями As. Интенсивность биогенной и водной миграции As не зависит от его валового количества в почве. Аккумулятивное внутрипочвенное распределение As в горно-лесных почвах Алтая в большей степени определяется биогенными процессами, в степных почвах - испарительным концентрированием. Благоприятными условиями для миграции As отличаются ландшафты Юго-Восточного Алтая в периоды сезонного увлажнения. В почвах и растениях техногенных ландшафтов Алтая содержание As существенно превышает ОДК и фоновые величины.

ВВЕДЕНИЕ

Мышьяк входит в группу особо опасных загрязняющих веществ и в повышенных концентрациях оказывает токсическое действие на живые организмы. В процессе переработки полиметаллических руд, при сжигании угля и нефти, использовании мышьяксодержащих пестицидов элемент существенно загрязняет окружающую среду [7, 9]. Дальнейшая миграция Ав, его поступление в растительные и животные организмы определяется свойствами почвы.

Незагрязненные почвы мира редко содержат более 10 мг/кг Ав, за исключением областей недавнего вулканизма [11]. Среднее содержание Ав в почвах бывшего СССР составляет 3.6 мг/кг [6], регионы, почвенный покров которых содержит 10-25 мг/кг, считаются геохимическими провинциями [6, 7].

Оценка кларка мышьяка в водах рек - 3 мкг/л [9], в морской воде его содержание может достигать 10 мкг/л [7]. Подземные воды разных районов сильно отличаются по содержанию Ав, высокие его концентрации установлены в углекислых, нефтяных, кислых рудничных водах - до 905 мг/л [9].

Мышьяк входит в состав многих растений, но его биологическая роль изучена недостаточно. Известно, что в растительном организме элемент ускоряет биосинтез этилена [20], увеличивает продукцию некоторых видов болотной растительности [23]. Высокий уровень его биодоступных количеств негативно сказывается на жизнедеятельности растений: замедляется их рост, снижается урожайность, происходит увядание

* Работа выполнена при поддержке грантов РГНФ 06-07-18019е, 08-06-18005e.

листьев и обесцвечивание корнеплодов [7]. Фито-токсичность As интенсивно проявляется на участках с низкими концентрациями органического вещества [21] и уменьшается при хорошей обеспеченности растений фосфором и серой [11]. Наиболее токсичной формой мышьяка для растений большинством авторов признаются арсениты [7, 9, 16, 24, 26, 28, 30]. Как анионогенный элемент, мышьяк более интенсивно вовлекается в биологический круговорот в условиях щелочной среды [1]. Среднее содержание мышьяка в растениях, произрастающих на незагрязненных почвах, составляет 0.01-5 мг/кг сухой массы [11]. Гипераккумуляторами мышьяка являются лжетсуга тиссолистная (Pseudotsuga taxifolia) - 8200 мг/кг As в золе [29] и папоротник Pityrogramma calomelanos - 400 мг/кг As на сухую массу [25].

В предыдущих почвенно-геохимических исследованиях Западной Сибири [10, 15] было отмечено, что фоновые концентрации As в педосфере региона сравнительно высокие: превышают российские ОДК [17], не согласуются с европейскими данными для незагрязненных территорий [11, 27]. На Алтае сосредоточена масса полиметаллических и ртутных месторождений, во многих из которых мышьяк является представителем пара-генетической ассоциации элементов. Развитие горнодобывающей промышленности на Алтае и хранение отходов горно-обогатительного передела требует повышенного внимания к состоянию окружающей среды. Для региона с напряженной экологической обстановкой изучение содержания и поведения мышьяка в компонентах окружающей среды имеет большое теоретическое и практическое значение.

Цель работы - изучение содержания и выявление основных закономерностей распределения мышьяка в системах почва-природные воды-растения Алтая.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследования являются основные типы почв и почвообразующих пород, травянистые растения и природные воды Алтая.

Названия почв давали, используя классификацию 1977 г.

По климатическому режиму изучаемая территория отчетливо разделяется на три района - Северный, Центральный и Юго-Восточный Алтай. Северный Алтай отличается относительно теплыми зимами, более прохладным летом и более ровным распределением осадков. Юго-Восточный Алтай находится под влиянием монгольского, резко континентального сухого, зимой холодного, а летом знойного климата. Климат центральных районов формируется в результате сложного воздействия двух указанных типов.

Горные хребты Алтая сложены в основном разновозрастными хлорито-серицитовыми сланцами, алевролитами, песчаниками, известняками. Образовавшиеся в результате их гипергенеза физически и химически неоднородные отложения являются основой для формирующихся здесь почв. В пределах высотной почвенной поясности Алтая выделяются пояса: 1) горно-тундровых и горно-луговых почв высокогорий (1600-3500 м), 2) горно-лесных почв среднегорий и низкогорий (600-2500 м); 3) лесостепных почв низкогорий (<600 м); 4) межпоясные районы степных почв котловин и речных долин [19].

Горно-тундровые и горно-луговые почвы формируются в условиях низких температур под мохово-лишайниковой, ерниково-можжевельни-ковой растительностью или разнотравно-осоко-во-злаковой, кобрезиевой сухостепными формациями на суглинисто-щебнистом элювио-делювии. Характеризуются кислой реакцией среды, значительной емкостью катионного обмена, высоким содержанием и фульватным составом гумуса, монотонным внутрипрофильным распределением главных компонентов валового химического состава.

Почвы горно-лесного пояса занимают около половины территории Алтая. Значительные площади у верхней границы заняты своеобразными горно-лесными бурыми почвами под кедрово-лиственничными широкотравными лесами на разнообразных породах. В Центральном Алтае под парковыми лиственничными лесами с пышным мезоксерофитным травянистым покровом распространены горно-лесные черноземовидные почвы, развивающиеся преимущественно на элю-

виально-делювиальных хлорито-серицитовых сланцах. В нижней части лесного пояса преобладают дерново-глубокоподзолистые и серые лесные почвы. Первые развиваются под черневой тайгой на мощном плаще делювиальных тяжелых суглинков и глин, их мелкоземистый профиль ясно дифференцирован, реакция среды в оподзоленной части слабокислая, содержание гумуса невысокое. Горно-лесные серые почвы формируются чаще на покровных бескарбонатных тяжелых суглинках и глинах под темнохвойными или березово-осиновыми лесами с хорошо развитым высокотравьем.

В межгорных котловинах, долинах рек, на склонах юго-восточной экспозиции Центрального Алтая под разнотравно-злаковыми степями развиваются черноземы обыкновенные и южные: супесчаные, в той или иной степени каменистые, с реакцией среды от нейтральной до явно щелочной. В северной части Алтая распространены черноземы оподзоленные и выщелоченные. Они более гумусированы, лучше структурированы, характеризуются более тяжелым гранулометрическим составом, большей частью распаханы.

В сухостепных котловинах и речных долинах Юго-Восточного Алтая на мощной толще четвертичных озерных и ледниковых наносов формируются каштановые почвы. Для них характерно высокое содержание скелетных включений, песчаной и пылеватой фракций, карбонатов, низкое содержание гумуса; они маловлагоемки и имеют низкую водопроницаемость.

Растительный покров Алтая вследствие многообразия природных условий отличается большой сложностью. По мере увеличения высоты происходит последовательная смена степного, лесного, альпийского поясов с существенно различающимися в отдельных частях Алтая типами растительности. Например, в Центральном Алтае распространены мелкодерновинные степи, в Юго-Восточном - опустыненные, а в Северном -луговые. Лесной пояс в Северном Алтае занят черневой тайгой с подлеском из черемухи, калины, рябины, ивы с грубостебельным высокотравьем под пологом; в Центральном Алтае преобладает лиственница сибирская и кедр (сосна сибирская); лесной пояс Юго-Восточного Алтая фрагментарен - на северных склонах встречаются лиственничные перелески. Субальпийские высокогорные луга распространены по всему Алтаю, исчезая в его засушливой юго-восточной части. Среди альпийских лугов в Центральном и Северо-Восточном Алтае различают крупно- и мелкотравные, а в Юго-Восточном Алтае - коб-резиевые луга. Флора высокогорной тундры небогата. Мохово-лишайниковые тундры наиболее характерны для Северо-Восточного Алтая, ку-

старниковые - для Юго-Восточного (березка круглолистная образует там почти сплошные заросли). Из травянистых тундр луговые осоково-злаковые встречаются в Западном Алтае, луговые кобрезиевые - в Юго-Восточном Алтае на плато.

Алтай имеет хорошо развитую гидрографическую сеть. Воды рек и озер относятся к гидрокарбонатному классу, общая минерализация изменяется от 20 мг/л в высокогорно-ледниковом гидрологическом районе до 600 мг/л - в районе низкогорий. Сток наносов реками изменчив, вынос с бассейнов сравнительно небольшой, в основном из-за хрящевато-щебнистого состава почв, устойчивости русел к размыванию, хорошей зале-сенности и задернованности склонов [19].

Методологической базой для проведения экспедиционных работ послужил сравнительно-географический метод. Почвенные разрезы (75) закладывали в системе ландшафтно-геохимических профилей, их описание и опробование (480 образцов) проводилось по генетическим горизонтам. Проанализировано 70 растительных образцов лекарственных растений Алтая и растительных укосов фитомассы в местах разрезов. Были опробованы основные источники водоснабжения, целебные источники и поверхностные воды (66 проб).

Физико-химические свойства почв определены общепринятыми методами - содержание гумуса - по Тюрину, гранулометрический состав -по Качинскому, емк

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»