ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 1, с. 30-36
ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 546.49:550.42:631.41
РТУТЬ В ГУМУСОВЫХ ГОРИЗОНТАХ ПОЧВ ЗАБАЙКАЛЬЯ*
© 2010 г. Г. М. Иванов, В. К. Кашин
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6
e-mail: ioeb@biol.bscnet.ru Поступила в редакцию 10.01.2008 г.
Валовое содержание ртути определяли в серых лесных почвах, черноземах и каштановых почвах и почвообразующих породах Забайкалья. Выявлено пониженное содержание ртути в интрузивных, эффузивных и аллювиальных почвообразующих породах (0.004—0.024 мг/кг) по сравнению с кларком для земной коры и повышенное содержание этого элемента в гумусовых горизонтах почв (0.011—0.026 мг/кг) по сравнению с кларком в почвах. Региональное медианное значение фонового валового содержания в почвах Забайкалья составляет 0.018 мг/кг. Не установлено значимой положительной корреляции между содержанием гумуса и ртути.
ВВЕДЕНИЕ
Ртуть относится к рассеянным элементам и обладает высокой токсичностью (первый класс опасности). В литосфере среднее содержание ртути составляет 0.083, в почвах — 0.01 мг/кг [8, 11]. Она образует неорганические соединения с кислородом — оксид ртути (ЩО), с серой — сульфид ртути (И§Б), с хлором — хлориды ртути (Щ2С12 — каломель и ЩС12 — сулема).
В природе ртуть встречается в виде киновари (сульфида ртути), редко обнаруживают ртуть в виде вкраплений в горные породы. В окружающую среду ртуть попадает также в результате естественного выхода в парообразной форме из земной коры [8, 11], а также в результате промышленного загрязнения. Предельно допустимая концентрация ртути в почве составляет 2.1 мг/кг [5, 12].
В малых количествах ртуть стимулирует фагоцитарную активность лейкоцитов, помогая белым кровяным тельцам бороться с болезнетворными бактериями [27]. Ртуть проявляет себя антагонистом йода, усиливая его недостаточность.
Заболеваниями, связанными с отравлением ртутью, являются меркуриализм (профессиональное заболевание) и болезнь Минамата (связанная с повышенными аномальными ртутными проявлениями) [1]. В сельском хозяйстве органические соединения ртути используются в качестве составляющей части фунгицидов для обработки семян перед посевом.
Изучение закономерностей миграции и трансформации ртути в фоновых и загрязненных поч-
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ "Байкал" (проект № 01-04-97207).
вах России и стран СНГ показало, что в почвах равнинной части Предкавказья концентрация валовой ртути составляет 0.06 мг/кг, в предгорьях Кавказа ее содержание возрастает до 0.12 мг/кг [17]. Почвы сельскохозяйственного использования Московской обл. загрязнены ртутью от 0.5 до 1.0 ПДК [19].
Особую опасность для природных ландшафтов представляет поступление ртути в почвы в больших количествах, связанных с промышленностью. Это отмечают многие исследователи в странах СНГ. Так, Панин [29, 30] и Панин с соавт. [31] сообщают, что в антропогенных аномалиях Пав-лодар-Аксуйского и Экибастузского промышленных узлов энергопредприятия ежегодно выбрасывают в атмосферу от 2 до 8 кг ртути; в почвах Павлодарского химического завода ее содержание превышает 50 фонов. В Центральном Казахстане, в пригороде Темиртау, Самаркандского водохранилища, долины р. Нура, в верхних слоях почвы среднее содержание ртути колеблется в пределах 375 мг/кг (180 ПДК). В верхних слоях почвы г. Темиртау общая концентрация ртути оценивается в 53 т. В условиях угольного месторождения "Каражыра" (Восточный Казахстан) содержание ртути в почвах колеблется от 0.2 до 5.99 мг/кг при ее фоновом значении 0.06 мг/кг. Коэффициент концентрации ртути по отношению к Караганда-Темиртаускому промышленному району составляет 0.7—3.9, а к почвам мира — 4.0-22.0.
Среднее значение техногенного фона ртути в степных почвах Донецко-Макеевского района составляет 165 мг/кг, в зоне угледобывающих шахт ее концентрация доходит до 9.0, в почвах Никитского ртутного комбината — до 15-20, а в г. Енакиево, в зоне коксохимического и метал -
лургического заводов - до 10—15 мг/кг [32]. В почвах юга Киргизии, в зоне ртутных проявлений, содержание ртути находится в пределах 0.4—7.2 [21], в почвах Монголии — 0.37 мг/кг [28].
Блинов с соавт. [6] установили, что 57—74% ртути при антропогенном загрязнении закрепляется в слое почвы 0—10 см и только 3—8% мигрирует до глубины 30-40 см.
Исследованиями донных отложений Карельского побережья Белого моря и оз. Байкал установлено, что содержание ртути в них колеблется от 2.8 мг/кг до 0.007—0.18 соответственно [9, 13].
Ландшафтно-геохимические и климатические условия Западного Забайкалья характеризуются сложным рельефом, многообразием горных и поч-вообразующих пород (кислых, основных, осадочных), сильной и резкой континентальностью климата с годовым количеством осадков 210—250 мм.
Наличие горных хребтов разной высоты и ориентации, низкогорий и межгорных долин создает большой перепад температур зимой и летом. В зимние морозы при минус 22—40°С почвы промерзают до 2.5—3.5 м [36]. Все это в значительной степени ослабляет биогеохимические процессы в природных ландшафтах.
Содержание ртути в почвообразующих породах и почвах Забайкалья ранее не изучалось, однако проблема охраны окружающей среды оз. Байкал, как уникального природного объекта мирового наследия, является очень актуальной. Все это побудило авторов статьи провести комплексные исследования по миграции и аккумуляции ртути в объектах биосферы (породы, почвы) и дать объективную эколого-биогеохимическую оценку фонового содержания этого высоко токсичного элемента в почвах ландшафтов Забайкалья.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Для исследования выбирались ключевые площадки 100 х 100 м на типичных участках степных, луговых и культурных ландшафтах северного, центрального и юга западного Забайкалья с использованием ландшафтно-геохимического метода Полынова [33]. Все работы по сбору материала проводились согласно руководству Родина с соавт. [34] и методическими рекомендациями [25]. На каждой площадке закладывали основной почвенный разрез с описанием почвенного профиля и 3—5 дополнительных полуям, проводился сопряженный отбор проб почв и почвообразую-щих пород. Образцы упаковывались в полиэтиленовые пакеты во избежание загрязнения. Количество повторностей без смешивания проб составляло от 5 до 8.
Гранулометрический состав почвообразующих пород (120 проб) и почв (190 проб) анализировался по методике Качинского [20]. Гумус и актуаль-
ная кислотность почв определялись по руководству Аринушкиной [2].
Валовое количество ртути определяли на атом-но-абсорбционном спектрофотометре АА8-3. Почву разлагали разбавленной HNO3 (1 : 1) в присутствии концентрированной перекиси водорода [14] используя реагенты: 1 и 10% растворы HCl, 0.1 М раствор NaOH, смеси азотной и соляной кислот (1 : 3) по методике "холодного пара" с амальгамированием на золотом сорбенте. Ошибка воспроизводимости определения ртути составила 5—7%. Аналитическая повторность 3-кратная.
Математическая обработка полученных результатов включала вычисление среднеарифметических содержаний ртути, среднеквадратиче-ского отклонения и коэффициента корреляции (г), показывающего связь между содержанием в почве ртути и гумуса. Определение г проводилось по общепринятой формуле с использованием содержания ртути и гумуса в образце почвы, их средних значений в каждом типе почв, числа повторно-стей анализированных образцов почв. Коэффициент аккумуляции определялся как отношение содержания ртути в горизонтах почвы к ее содержанию в почвообразующей породе [35].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Почвообразующие породы (продукты выветривания интрузивных, эффузивных горных пород) в Забайкалье представлены разнородными по составу рыхлыми отложениями — остаточными и аккумулятивными корами выветривания, заполняющими межгорные депрессии, склоны гор и долины рек, которые перекрыты делювиальными, делювиаль-но-пролювиальными и аллювиальными отложениями. Содержание в них среднего и крупнозернистого песка достигает 70% .
Содержание ртути в почвообразующих породах Забайкалья в основном колеблется от 0.004 до 0.024 мг/кг (табл.1). Наиболее часто встречающаяся концентрация 0.004—0.01 мг/кг, составляет 60% всего количества определений.
В основе различий содержания ртути в почво-образующих породах лежат литолого-геохимиче-ские признаки, заключающиеся в разнообразии содержания элемента в коренных породах Забайкалья и физико-химические процессы, способствующие ее транзитной миграции.
Выходы интрузивных горных пород (гранит, гранодиорит) занимают пологие склоны лесостепных ландшафтов Забайкалья. Делювиальные отложения, преобладающие здесь, имеют более высокую аккумуляцию ртути (табл. 1).
Элювиально-делювиальные суглинки равнинных степей и предгорий, как продукты выветривания интрузивных и эффузивных пород (гранит,
Таблица 1. Содержание ртути в почвообразующих породах Забайкалья
Разрез Ландшафт [3] Почвообразующая порода Hg, мг/кг
27-М Склоновый Эоловые пески (делювиальные субаэральные отложения) 0.008
22-Т Полого-склоновый Делювиальные отложения интрузивных пород (супеси) 0.024
23-Т » Элювио-делювий интрузивных и эффузивных пород (суглинки) 0.010
31-Б Плакорный » 0.017
35-М » » 0.007
43-К » » 0.011
103-К » » 0.010
24-Т Пойменный Аллювиальные отложения (супеси) 0.008
30-Б » » 0.015
34-М » » 0.005
44-К » » 0.010
100-КБ » » 0.005
101-ПБ » » 0.0044
102-ПБ » » 0.004
кварцевый порфир, липарит), а также аллювиальные супеси и эоловые пески имеют более низкие показатели содержания данного элемента.
По данным Глазовской с соавт. [15], на основании результатов изучения закономерностей распределения ртути в породах, почвах и природных водах Южного Урала установлено, что главный источник ее поступления в почвы — горные породы. В условиях гипергенных процессов миграция и аккумуляция химических элементов определяется как их внутренними химическими свойствами, так и внешними факторами, среди которых особую роль играют растворение, осаждение, адсорбция, десорбция, комплексообразование.
Разнородность почвообразующих пород Забайкалья по содержанию ртути обусловливает пространствен
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.