научная статья по теме ВАНАДИЙ В ЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ Геология

Текст научной статьи на тему «ВАНАДИЙ В ЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ»

ГЕОХИМИЯ, 2010, № 3, с. 311-316

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

ВАНАДИИ В ЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

© 2010 г. Г. М. Иванов, В. К. Кашин

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН 670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6; E-mail: ioeb@biol.bscnet.ru Поступила в редакцию после доработки 27.04.2009 г.

Ванадий относится к широко рассеянным в природе элементам. Среднее содержание его в земной коре составляет 190 мг/кг [1]. Ванадий входит в состав 40 минералов. В условиях Забайкалья более высокое содержание ванадия имеют гранито-гнейсы — 324 мг/кг, сиениты — 204 мг/кг, гранитоиды — 162 мг/кг и бедны им базальты — 83 мг/кг [2].

Ванадий является биологически важным микроэлементом для организма человека и животных при нормальном содержании. Он влияет на углеводный и липидный обмен (снижает сахар в крови), на образование гемоглобина и хлорофилла и токсичен при высоких концентрациях [3, 4].

В естественных условиях повышенные концентрации ванадия в почвах и растениях не встречаются. Экспериментально установлено, что они для разных видов растений неодинаковые: у чувствительных — при накоплении до 2-х, у малочувствительных— от 8 до 13 мкг/кг сух. в-ва. Негативное действие ванадия проявляется только в замедлении роста [5].

Признаки недостатка ванадия в зависимости от вида животного обнаруживаются при его содержании в корме менее 10—100 мкг/кг сух. в-ва. Они проявляются в аномальном развитии скелета, задержке роста, повышенной смертности молодняка [3, 5]. Избыток ванадия также влияет на рост и развитие животных вследствие нарушения работы ряда ферментов, в частности, связанных с синтезом холестерина. Актуальность статьи связана с тем, что биогеохимия ванадия в таксонах биосферы Забайкалья освещена недостаточно.

Цель работы — изучить особенности миграции ванадия в основных компонентах ландшафтов: горных (почвообразующих) породах, природных водах, основных типах почв, доминирующих видах растений.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили на ландшафтах межгорных понижений западного Забайкалья (Республики Бурятия).

Для этого выбирали ключевые площадки 100 х х 100 м на типичных участках степей, лугов и посевов культурных растений в соответствии с методическими рекомендациями [6]. На каждой площадке

закладывали основной почвенный разрез с описанием почвенного профиля и 3—5 дополнительных прикопок. Пробы воды из разных источников отбирали в меженный период — в августе-сентябре в 5-кратной повторности. Пробы почв и растений отбирали по общепринятым правилам. Определение валового содержания ванадия в породах и органогенных горизонтах (от А до ВС) проводили известным методом. Измерения концентрации ванадия в растворах осуществляли на спектрофотометре "Техтрон АА-4" [7].

Определение ванадия в растениях и воде проводили подобным же образом. Ошибка воспроизводимости метода составляла 3—5%.

Математическая обработка полученных результатов включала вычисление среднеарифметических содержаний на возд. сухое в-во, среднеквадратиче-ского отклонения, коэффициентов корреляции (г), вариации (V), элювиально-аккумулятивного коэффициента (Кэа) и биологического поглощения

(К«) [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Содержание ванадия в горных (почвообразующих) породах

Установлено, что содержание ванадия в почвооб-разующих породах Забайкалья значительно варьирует (табл. 1). Наиболее низкие содержания ванадия характерны для делювиальных супесей и аллювиальных отложений.

Содержание ванадия в суглинках Забайкалья (табл. 1) колеблется (в мг/кг) от 88 до 150 (среднее — 122), в эоловых песках от 82 до 150 (среднее 102), в супесях — от 55 до 80 (среднее 92), в аллювиальных отложениях — от 10 до 110 (среднее 85), что образует убывающий ряд: суглинки > пески > супеси > аллювий. Эоловые отложения в Забайкалье заполняют межгорные впадины и отдельные речные долины, мощность их достигает 150—200 м и состоят они из лессовидных супесей и суглинков. Накопление песчаных отложений происходило в несколько этапов — нижне- и среднеплейстоценовом, верхнеплейстоценовом и голоценовом, что обусловливает их слоистость, состоящую из компонентов аллювиального, озерного, пролювиального и делювиального

Таблица 1. Содержание ванадия в горных (почвообразующих) породах и почвах (горизонт А) Забайкалья (п = 20—80)

Почвообразующие породы Почвы Ванадий, мг/кг

породы почвы

тип Гумус, % РНводн Иш М ± ш Иш М ± ш

Делювиальные суглинки Аллювиальные отложения Делювиальные суглинки Аллювиальные отложения Таежные ла Серые лесные Аллювиальные луговые Лесостепные Серые лесные Аллювиальные луговые ндшафты 1.7-2.3 2.1-2.7 ландшафт 2.0-2.4 2.2-2.6 6.2-6.9 7.0-7.4 ы 6.2-7.0 6.9-7.3 90-143 20-100 93-150 75-150 107 ± 18 62 ± 22 122 ± 8 81 ± 7 55-120 18-100 73-120 47-100 100 ± 6 65 ± 4 105 ± 6 74 ± 5

Делювиальные суглинки Аллювиальные отложения

Делювиальные супеси Аллювиальные отложения

Аллювиальные отложения

Черноземы

Аллювиальные луговые

Степные ландшафты 3.2-3.7

2.2-2.6

Сухостепные ландшафты

Каштановые Аллювиальные луговые

1.4-1.9 2.3-2.6

Пойменные ландшафты

Аллювиальные луговые (вся совокупность)

2.1-2.7

7.0-7.2 6.9-7.1

[

7.1-7.8 6.8-7.0

6.8-7.4

88-150 10-110

55-80 78-105

20-110

Среднее

Среднее содержание (глины + песчаники) по [1] ПДК по [9]

107 ± 8 73 ± 6

66 ± 6 77 ± 8

85 ± 5

80.0 190.0

62-150 8-120

58-150 80-150

18-150

99 ± 5 102 ± 9

92 ± 5 107 ± 6

82 ± 6

92.0 90.0 150

происхождения. Все это, вероятно, и способствовало аккумуляции в составе их мелкозема макро- и микроэлементов. Минералами концентраторами ванадия являются патронит (У2В5), ванадинит РЬ[(У04)3С1] и др. [1, 2].

Сравнивая результаты исследований с данными В.Б. Ильина [10] отмечается, что в почвообразующих породах юга западной Сибири в среднем валового ванадия содержится (мг/кг): в песках - 29, супесях и легких суглинках - 43, средних суглинках -73, тяжелых суглинках и глинах - 96, что в песках в 3.5, а в супесях в 2.1 раза ниже забайкальских.

В почвообразующих породах Алтая [11] содержание валового ванадия колеблется (мг/кг): элювиально-делювиальные отложения - 39-180, делювиальные и пролювиальные наносы - 80-110, аллювиальные - 80-150, флювиогляциальные - 110, что по средним содержаниям в делювиальных и аллювиальных отложениях Алтая количество У сравнимо с забайкальскими.

Ванадий в природных водах

Содержание ванадия в воде трех изученных пресных озер (табл. 2) с рН 6.8-7.1 изменялось от 0.22 до 0.42 мкг/л. В воде бессточного горько-соленого озера "Белое" (рН 7.8) у села Боргой концентрация ванадия не превышала 0.79 мкг/л при среднем значе-

нии 0.68 мкг/л, что в 2.1 раза выше его концентрации в воде малых пресных озер.

Содержание ванадия в подземных водах степей (табл. 2) выше, чем в поверхностных пресных водах. В грунтовых водах колодцев концентрация ванадия изменяется от 0.24 до 0.42 мкг/л или в 1.8 раза при его среднем значении 0.31 мкг/л. В подземных водах скважин в таежном ландшафте содержание ванадия находилось в пределах 0.13-0.22 мкг/л, а в сухостеп-ном ландшафте его концентрации достигали максимальных значений - 0.49-0.61 мкг/л или в 2.9 раза выше, чем в подземных водах таежного ландшафта.

Анализ распределения ванадия в различных водоисточниках Забайкалья выявил более высокие его концентрации в водах сухостепных ландшафтов по сравнению с таежными. Причиной различий содержания ванадия в природных водах сухостепного и таежного ландшафтов (в 2.9 раза) является неодинаковый уровень его содержания в дренируемых породах, являющихся источником элемента для природных вод.

Следует отметить, что среднее содержание ванадия в природных водах Забайкалья характеризуется значительной контрастностью и варьирует от 0.13 до 0.61 мкг/л или в 4.7 раза. По среднему показателю ванадия более высокие отметки имеют пресные подземные (скважины) воды степных и сухостепных ландшафтов (0.53 мкг/л), несколько сниженные ко-

личества ванадия отмечаются в водах рек, озер и колодцев (0.36, 0.32 и 0.31 мкг/л), нижние пределы занимают грунтовые воды скважин — 0.18 (мкг/л) таежных и лесостепных ландшафтов. Концентрация ванадия в питьевых водах Забайкалья значительно ниже предельно допустимого значения по гигиеническому нормированию — 100 мкг/л [9].

Ванадий в почвах

Содержание ванадия в каштановых почвах изменяется от 58 до 150 мг/кг или в 2.6 раза (табл. 1). Колебания обусловлены при близких значениях рН главным образом различиями гранулометрического состава, который колеблется от песчаного до легкосуглинистого, а фракция < 0.01 мм варьирует от 8.0 до 24%. В среднем содержание ванадия в этих почвах равно 92 мг/кг. В сравнении с средним содержанием ванадия для почв — 90 мг/кг [1], каштановые почвы изучавшихся площадок имеют валовое количество ванадия, равное 0.64—1.7 его среднего значения для почв.

Черноземы мучнисто-карбонатные степных ландшафтов обладают нейтральной реакцией почвенного раствора. Содержание ванадия в них в зависимости от гранулометрического состава (фракция < 0.01 мм 13—32%) изменяется от 62 до 150 мг/кг при среднем значении 99 мг/кг. Из 50 изученных ключевых площадок черноземы содержат ванадий в пределах 0.7—1.7 среднего содержания в почвах.

Серые лесные почвы формируются в лесостепных и таежных ландшафтах. Показатель рН у них 6.2—7.3, по гранулометрическому составу преобладают легко- и среднесуглинистые разновидности (фракция < 0.01 мм 18—38%). В зависимости от изменения гранулометрического состава и реакции среды содержание ванадия в них варьирует от 73 до 120 мг/кг при среднем значении 105 мг/кг. Серые лесные почвы, как и черноземы, обеспечены ванадием в пределах 0.81—1.33 среднего для почв. Это обусловлено слабокислой реакцией некоторых разновидностей этих почв и их расположением на северных склонах с более высоким увлажнением, способствующим выщелачиванию и миграции элемента.

Луговые почвы формируются на аллювиальных отложениях по долинам рек бассейна оз. Байкал и имеют рН 6.8—7.4. Их гранулометрический состав — от супесчаного до среднесуглинистого (фракция <0.01 мм — 12—35%). Содержание ванадия колеблется от 18 до 150 мг/кг и составляет 0.2—1.7 его среднего количеств

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 «Геология»