научная статья по теме ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ И ЛИШАЙНИКАХ ТУНДРОВОЙ И ЛЕСОТУНДРОВОЙ ЗОН (CЕВЕРО-ЗАПАД КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА) Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ И ЛИШАЙНИКАХ ТУНДРОВОЙ И ЛЕСОТУНДРОВОЙ ЗОН (CЕВЕРО-ЗАПАД КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА)»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 2, с. 244-256

ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ

УДК 502.052

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ И ЛИШАИНИКАХ ТУНДРОВОЙ

И ЛЕСОТУНДРОВОЙ ЗОН СЕВЕРО-ЗАПАД КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА)*

© 2015 г. Н. В. Кузьменкова1, Н. Е. Кошелева2, Э. Э. Асадулин3

1 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 119991, Москва, ул. Косыгина, 19

e-mail: kouzmenkova@mail.ru 2 Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

e-mail: natalk@mail.ru

3Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, 119017, Москва, Старомонетный пер. 35 e-mail: aasad@igem.ru Поступила в редакцию 30.05.2012 г.

На основе данных 2005—2008 гг. проанализировано содержание тяжелых металлов основных типов почв и лишайников родов Cetraria и Cladonia в районе судоремонтного завода "Нерпа", который поставляет в окружающую среду Ni и его оксиды, шестивалентный Cr, соединения Mn, оксиды Fe. Выявлены различные тенденции накопления и рассеяния Cu, Ni, Zn, Pb, Co, Cr, V в подзолах, под-бурах, торфяных почвах и глееземах. Процессы катенарного перераспределения тяжелых металлов выражены слабо в фоновых почвах и отчетливо в 15-километровой буферной зоне судоремонтного завода. Установлены различия в характере радиальной дифференциации валового содержания тяжелых металлов в рассматриваемых типах почв. Влияние судоремонтного завода проявляется в радиусе 10 км, загрязнение почв относится к категории допустимого.

Ключевые слова: тяжелые металлы, судоремонтный завод, подзолы, подбуры, глееземы, торфяные почвы, Cetraria, Cladonia.

DOI: 10.7868/S0032180X14100062

ВВЕДЕНИЕ

Изучение эколого-геохимической обстановки на северо-западе Кольского полуострова является актуальной задачей в связи с большой концентрацией здесь источников загрязнения. Наиболее крупными из них являются предприятие цветной металлургии ОАО "Печенганикель" и судоремонтный завод (СРЗ) "Нерпа", с 1992 г. специализирующийся на утилизации снятых с вооружения атомных подводных лодок Военно-морского флота Российской Федерации. Если влияние комбината "Печенганикель", расположенного в 60 км к северо-западу от СРЗ, на окружающую среду исследовано достаточно подробно [14, 32], то для СРЗ оценивалось только радиационное загрязнение [2, 16]. Однако 36 элементов и различных химических соединений, которые интенсивно выбрасываются в атмосферу производствами и цехами завода, могут представлять не меньшую

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Русского географического общества (проект № 13-0541191, договор № 05/2013-П1).

опасность [32, 33]. Среди них широкий спектр тяжелых металлов (ТМ), диоксид серы, углеводороды, сварочный аэрозоль [21]. Поэтому параллельно с радиационными исследованиями нами изучен уровень содержания ТМ почвами и лишайниками в районе СРЗ.

Широкое распространение на изучаемой территории почвообразующих пород разного генезиса и литологического состава обусловило большую сложность почвенного покрова, связанную с их разным возрастом, химическим составом и степенью выщелоченности, различной влагоем-костью и водопроницаемостью, которые вызывают разную направленность геохимических миграций подвижных продуктов почвообразования [22-25].

Коренные породы представлены изверженными магматическими (преимущественно гранитами), перекрытыми относительно тонким слоем осадочного чехла. Местами они характеризуются повышенными значениями кларков редких элементов, включенных в состав первичных минера-

лов, в том числе повышенным содержанием ТМ, вплоть до их рудопроявления [18]. Добыча этих руд и размещение здесь перерабатывающих предприятий обусловливают включение ТМ в процессы техногенной миграции и аэрогенное рассеяние на территории. В результате в почвенно-рас-тительном покрове создаются систематические превышения фоновых концентраций ТМ, что может иметь неблагоприятные экологические последствия.

Предшествующими исследованиями [8, 14, 17, 19, 20, 31] установлено, что на Кольском полуострове для Cu, Ni, Zn и Pb характерен аккумулятивный тип радиального распределения в почвах; рН и состав органического вещества являются основными факторами, контролирующими иммобилизацию этих ТМ. Элювиальный тип профильного распределения V, Co, и Cr определяется их низкой биофильностью.

Лишайники стали объектом исследований в силу ряда биологических особенностей — у них отсутствует корневая система и система регулирования поступления в слоевища веществ из внешней среды [1]. Они получают элементы минерального питания исключительно из атмосферы в отличие от сосудистых растений, поглощающих их из почвы. Для индикации атмосферного загрязнения ландшафтов были использованы широко распространенные на исследуемой территории лишайники родов Cetraria и Cladonia.

Цель данной работы — определить уровень техногенного воздействия на почвенный покров и лишайники в районе СРЗ "Нерпа" по содержанию приоритетных поллютантов: Cu, Ni, Zn, Pb, Co, Cr, V. Исследования проводили на трех пространственных уровнях: региональном (в радиусе 30 км вокруг СРЗ "Нерпа"), локальном (катенар-ном) и внутрипрофильном. В задачи исследования входили:

— оценка уровней содержания металлов в основных типах почв и эпигейных лишайниках;

— установление параметров латеральной и радиальной дифференциации ТМ в почвах;

— выявление пространственных закономерностей накопления ТМ в почвах и лишайниках автономных ландшафтов исследуемой территории с определением размеров зоны влияния СРЗ;

— оценка эколого-геохимического состояния изучаемых почв и лишайников.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ

Исследуемая территория расположена на западном берегу Кольского залива к северу от г. Мурманск (рис. 1), в тундровой и лесотундровой природных зонах. Рельеф района, представленный складчато-глыбовыми поднятиями и впадинами, играет важную роль в перераспреде-

лении выпадающих из атмосферы загрязняющих веществ. Он сформировался под влиянием тектонических процессов, эрозионной деятельности, действия ледников и неоднократных колебаний уровня моря. Почвообразующие породы в рассматриваемом регионе представляют собой продукты ледниковой и послеледниковой трансформации кислых горных пород [22]. Здесь широко распространены комплексы биотито-гранитовых и, отчасти, силлиманитовых гнейсов и слюдяных гнейсов [18].

Атмосферная циркуляция имеет муссонный характер, зимой преобладают юго-западные ветры с материка, летом — северо-восточные с Баренцева моря. Растительность представлена березовыми редколесьями и криволесьями, а также кустарниками, мхами и лишайниками родов Cetraria и Cladonia. Исследуемый район находится в области развития южно-тундровых ландшафтов кислого класса [26]. ТМ в этих ландшафтах переносятся в основном во взвешенном состоянии в воздушной среде и с поверхностными водными потоками и накапливаются в почвах и растениях [14, 15, 17].

Почвенный покров северо-западной части Кольского полуострова отличается большой пестротой и комплексностью, что связано с изменчивостью условий почвообразования при пересеченном рельефе. Согласно классификации почв России [12], это область развития почв аль-фегумусового, глеевого и торфяного отделов. Альфегумусовый отдел представлен следующими типами почв: подбуры, подбуры глеевые, торфя-но-подбуры глеевые, подзолы, подзолы глеевые и торфяно-подзолы глеевые. Глеевый отдел представлен только глееземами. В торфяном отделе выделены торфяные олиготрофные и торфяно-эутрофные типы [12].

Подзолы развиты на продуктах выветривания и переотложения бедных основаниями и полуторными оксидами кислых пород: гранитов, гра-нодиоритов и кварцитов. Чаще всего они приурочены к трансаккумулятивным и супераквальным ландшафтам. В гранулометрическом составе преобладает фракция мелкого песка. В гор. О и Е величины рН могут снижаться до 3.5—3.0, и лишь глубже в гор. BHF реакция среды приближается к слабокислой.

Подбуры сформировались на материнских породах, богатых основаниями и первичными железосодержащими минералами, с легким гранулометрическим составом: биотитовых гранитах и гнейсах, базальтах, диабазах и габбро. Как правило, они приурочены к автономным ландшафтам. Это кислые, умеренно насыщенные почвы, существенно обогащенные органическим веществом. Характерно присутствие в верхнем горизонте полуразложившихся растительных остатков и фуль-

Рис. 1. Обзорная карта территории исследования с точками отбора проб. Условные обозначения: 1 — изучаемая зона влияния; точки опробования 2006—2008 гг. (2) и в катенах (3); 4 — автомобильные дороги; 5 — СРЗ "Нерпа".

вокислот (органических оксикарбоновых азотсодержащих кислот). Максимум содержания R2Oз наблюдается в средней части профиля — гор. ВНЕ

Глееземы диагностируют по наличию подсти-лочно-торфяного горизонта, иногда в сочетании с прослойками перегнойного или грубогумусово-го материала, и глеевого горизонта, залегающего на оглеенных рыхлых отложениях или кристаллической породе. Они занимают плоские равнинные территории супераквальных ландшафтов. Поверхность почвенного покрова нередко осложнена бугорковым микрорельефом.

Торфяные почвы свойственны верховым и низинным болотам. Почвенный профиль включает

поверхностный торфяный горизонт мощностью более 50 см различного состава, сменяющийся органогенной породой. Порода может достигать мощности нескольких метров, иметь разный состав торфа или подстилаться минеральной толщей. Выделяются типы олиготрофных (верховых) и эутрофных (низинных) почв. На исследуемом участке большую часть занимают верховые болота, реже переходные. Почвы верховых болот более кислые, сильно ненасыщенные основаниями. Торф обладает очень малой зольностью и небольшой плотностью [8, 9, 19].

Для почвенного покрова исследуемого региона характерны следующие физико-химические

свойства: высокая кислотность горизонтов, в которых сосредоточена основная масса корней растений, небольшая емкость катионного обмена и низкая степень насыщенности основаниями. Такие свойства обусловлены бедностью пород обменными основаниями, которые интенсивно выносятся под действием фильтрующихся через почву кислых ненасыщенных растворов фульво-кислот

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