УДК 631.412

ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И ПРИМОРСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ НА ПРОЦЕССЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Ежов Артём Юрьевич1, Лебедев Ярослав Олегович2, Горбунов Роман Вячеславович3, Хижняк Юлия Сергеевна4, Горбунова Татьяна Юрьевна5, Кошовская Олеся Сергеевна6, Ревина Яна Сергеевна7, Ключкина Александра Алексеевна8
1Московский педагогический государственный университет, кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры геологии и геохимии ландшафтов
2Московский педагогический государственный университет, ассистент кафедры геологии и геохимии ландшафтов
3Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры геоэкологии
4Крымская лаборатория судебной экспертизы при Министерстве юстиции Российской Федерации, судебный эксперт отдела судебных криминалистических экспертиз, Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, аспирант кафедры конструктивной географии и ландшафтоведения
5Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, аспирант кафедры конструктивной географии и ландшафтоведения, Институт сельского хозяйства Крыма, младший научный сотрудник лаборатории охраны и управления водными ресурсами
6Московский педагогический государственный университет, ассистент кафедры геологии и геохимии ландшафтов
7Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, студентка кафедры конструктивной географии и ландшафтоведения
8Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, студентка кафедры геоэкологии

Аннотация
В статье представлены результаты 10-летних исследований авторов факторов и закономерностей почвообразовательного процесса в приморских районах. Показано, что в зависимости от физико-химических свойств почв, тяжелые металлы и радионуклиды в почвах могут либо переходить в мало- и неподвижные формы с последующим накоплением в верхних почвенных горизонтах, либо мигрировать в минеральные горизонты. Привнос морских аэрозолей влияет на скорость миграции загрязнений вниз по почвенному профилю, вплоть до частичной или полной остановки этого процесса.

Ключевые слова: антропогенное загрязнение, почва, почвообразовательный процесс, приморское положение, физико-химические свойства почв


PECULIARITIES OF INFLUENCE OF ANTHROPOGENIC POLLUTION AND SEASIDE LOCATION OF THE TERRITORY ON THE PROCESS OF SOIL FORMATION

Ezhov Artem Yurievich1, Lebedev Yaroslav Olegovich2, Gorbunov Roman Vyacheslavovich3, Khizhnyak Julia Sergeevna4, Gorbunov Tatiana Yurievna5, Koshovskaya Olesya Sergeevna6, Revina Yana Sergeevna7, Klyuchkina Alexandra Alexeevna8
1Moscow State Pedagogical University, candidate of geographical science, senior lecturer of geology and geochemistry of landscape department
2Moscow State Pedagogical University, assistant of geology and geochemistry of landscape department
3Taurida National V. I. Vernadsky University, candidate of geographical science, senior lecturer of geoecology department
4Crimean Laboratory of Forensis Science, court expert of judicial criminal examinations department; Taurida National V. I. Vernadsky University, postgraduate student of constructive geography and landscape department
5Taurida National V. I. Vernadsky University, postgraduate student of constructive geography and landscape department, Institute of Agriculture of the Crimea, Junior Researcher of laboratory of protection and water management
6Moscow State Pedagogical University, assistant of geology and geochemistry of landscape department
7Taurida National V. I. Vernadsky University, student of constructive geography and landscape department
8Taurida National V. I. Vernadsky University, student of geoecology department

Abstract
The article presents the results of 10 years of authors researches of factors and patterns of soil-forming processes in the coastal areas. It is shown that, depending on the physical and chemical properties of soils, heavy metals and radionuclides in the soil can either go into slow-moving and unmoving forms with subsequent accumulation in the upper soil horizons, or migrate to the mineral horizons. Bringing of marine aerosols affects on the rate migration of contaminants downward along the soil profile, up to partial or complete stopping the process.

Keywords: anthropogenic pollution, physical-chemical properties of soils, seaside location, soil, soil-forming process


Рубрика: Геология

Библиографическая ссылка на статью:
Ежов А.Ю., Лебедев Я.О., Горбунов Р.В., Хижняк Ю.С., Горбунова Т.Ю., Кошовская О.С., Ревина Я.С., Ключкина А.А. Особенности влияния антропогенных загрязнений и приморского положения территорий на процессы почвообразования // Исследования в области естественных наук. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2014/11/8668 (дата обращения: 27.01.2017).

Хозяйственная деятельность человека как фактор почвообразования ещё в начале ХХ века имело локальное значение, а в настоящее время стала глобальным фактором. Антропогенные воздействия, в том числе загрязнение почвы, осуществляются как прямо, так и опосредованно, через влияние на геосферы. Благодаря тому, что почва является экологическим узлом связей биосферы, в котором наиболее интенсивно протекает взаимодействие живой и неживой материи, и на ней замыкаются процессы обмена веществ между земной корой, гидросферой, атмосферой и обитающими на суше организмами, именно почвенный покров может быть индикатором комплексного природно-антропогенного воздействия, которое выражается в особенностях процессов почвообразования. Комплексные эколого-геохимические исследования дают возможность оценить степень, установить основные источники и механизмы поступления загрязняющих веществ, прогнозировать возможные экологические последствия и, в итоге, выйти на управленческие решения.

Приморские территории характеризуются особенными геохимическими условиями, что связанно с воздействием локальных движений воздушных масс, проявляющихся в муссонной, бризовой и других типах циркуляций.

Целью работы является попытка выявить особенности антропогенного влияния и приморского положения территорий на процессы почвообразования.

В основе эколого-геохимических исследований, как правило, лежат эталонные показатели (фоновые территории) [1], что порой делает оценку сложной или почти невозможной, так как многие природные ландшафты изменены человеком. Ландшафты морских побережий испытывают не только антропогенную нагрузку, но и подвержены влиянию морей, что выражается в специфике протекания биогеохимических процессов во всех природных компонентах. Наибольшее влияние морей испытывают ландшафты небольших островов и полуостровов, когда территории находятся на небольшом расстоянии от побережий.

Для примеров мы обратимся к районам исследований авторов за последние 10 лет: Кольскому полуострову (Печенгский район), полуострову Крым и южной части острова Сахалин (рис. 1).

Рис. 1. Районы исследований: а) Кольский полуостров (Печенгский район); б) восточный склон Сихотэ-Алиня (Ванинский р-н), о. Сахалин, о. Кунашир;

в) полуостров Крым

Физико-химические свойства почв изменяются в связи с разнообразием условий и локальными особенностями воздействия климата, почвообразующих пород, геологической жизнью территории, современным рельефом и развивающейся на нём растительностью, что позволяет определить степень влияния различных факторов почвообразования на те, или иные свойства почвы.

Морские аэрозоли в одном ряду с почвообразующими породами и растительностью влияют на кислотность реакции почвенного раствора. Так, торфяно-болотные и торфяно-перегнойные почвы Кольского полуострова отличаются кислой и слабокислой реакцией среды. Наиболее кислые – торфяные горизонты болотных почв (3,2-4 pH), элювиальные горизонты подзолов (3,1-3,7 pH). Эти показатели характеризуются не только особенностями минералогического состава, но и преобладанием в них фульвокислот, образующихся в условиях медленного разложения низкозольного растительного опада [2]. При этом на севере изученной территории, в районе пос. Никель, кислотность снижается до нейтральной (в районе ГОК «Печенганикель»), что связано с перемещениями аэрозолей щелочных металлов с акватории Баренцева моря. Морские аэрозоли также могут способствовать нейтрализации последствий техногенных кислотных осадков [3].

Похожая ситуация, несмотря на климатические различия территорий, обстоит на юге Сахалина, где муссонные ветра с моря протягивает через «аэродинамическую трубу» Сусунайской долины. На фоне кислой и слабокислой реакции бурых лесных и дерново-перегнойных луговых почв (3,5 – 4,1 pH) внутриостровных территорий, сильно контрастируют значения кислотности почвенного раствора аналогичных почв побережий (6,3-7,0 pH). Влияние аэрозолей подтверждают показатели сумм поглощенных оснований, которые меняются, в частности, и в зависимости от удаления территории от побережья (рис. 2) [4].

Рис. 2. Зависимость насыщенности почв от расстояния до побережья

На полуострове Крым, в аридных условиях, почвы имеют, в основном, нейтральную, слабощелочную и даже щелочную (7,4 pH) реакцию среды. Лесная растительность работает на подкисление, что отмечено для бурых лесных почв Горного Крыма [5]. Но даже на фоне слабощелочных почв можно детектировать влияние насыщенных морских аэрозолей через талассофильные элементы в почвенном поглощающем комплексе (это могут быть катионы Ca, к примеру, может быть Sr и пр.). Они поступают в большом количестве в почву именно с морскими аэрозолями. Изменение реакции почвенного раствора не только влияют на физико-химические свойства почв, но и напрямую определяют предельно-допустимый уровень антропогенной нагрузки на территорию.

Самыми опасными поллютантами обоснованно считаются радионуклиды и тяжелые металлы, благодаря способности накапливаться в растительных и животных тканях. Если накопление тяжёлых металлов приводит к токсикации по мере накопления, то радиоактивные элементы в организме являются  постоянными источниками внутреннего излучения [6]. Длительным периодом полураспада и высокой активностью в биологическом круговороте обладают Sr-90 и Cs-137, поэтому они представляют наибольшую экологическую опасность [7]. Миграционная способность Sr и Cs возрастает в кислой среде, они активно удерживаются мелкодисперсными фракциями [6], что, в принципе, характерно не только для Sr и Cs. В Крыму наиболее активное накопление радионуклидов приурочено к территории склона южной экспозиции Горного Крыма, где встречаются глинистые и тяжелосуглинистые почвы, имеющие большую ёмкость поглощения и более кислую реакцию среды (чем почвы склона северной экспозиции) для формирования трансаккумулятивных условий по склону и почвенному профилю. На побережьях, в более щелочных условиях геохимическая подвижность Sr и Cs падает, а крупные почвенные фракции способствуют их вымыванию. Исследование щелочноземельного нерадиоактивного металла Sr в пробах на Сахалине дало похожие результаты, а изучение Sr-90 и Cs-137 не проводилось.

Тяжёлые металлы имеют тенденцию закрепляться в отдельных звеньях биологического круговорота, аккумулироваться в биомассе микроорганизмов и растений и по трофическим путям попадать в организм животных и человека, отрицательно воздействуя на их жизнедеятельность. С другой стороны, тяжёлые металлы определённым образом влияют на экологическую обстановку, подавляя развитие и биологическую активность многих организмов. Токсичность тяжёлых металлов зависит от концентрации и формы нахождения их в почве [3,8]. Существуют определённые факторы и закономерности в антропогенных загрязнениях тяжелыми металлами. Наиболее значимым фактором, влияющим на подвижность тяжёлых металлов, является реакция почвенного раствора. В естественных условиях при кислой реакции почвенного раствора металлы находятся в подвижной форме – они лабильны и могут вступать в реакции, быть поглощены растениями, попасть в организмы животных и человека. Кроме того, к основным факторам, влияющим на миграцию и накопление тяжёлых металлов в почвах относятся: наличие соединений железа, алюминия и марганца; наличие алюмосиликатов и глин; наличие органического вещества; способность почвенных минералов связывать тяжёлые металлы; механический состав почвы [2,8].

На морских побережьях в черте городов благодаря забросу аэрозолей с моря происходит подщелачивание реакции почвенного раствора, и тяжёлые металлы переходят в малоподвижные формы или мигрируют вниз по профилю (обладая амфотерными свойствами) что естественным образом нивелирует антропогенное воздействие [4]. Для оценки влияния тяжёлых металлов на щелочные и слабощелочные почвы и сопоставления результатов с влиянием приморского положения и морских аэрозолей на геохимически подвижные формы тяжёлых металлов, необходимы дальнейшие исследования.

В зависимости от физико-химических свойств почв, тяжелые металлы и радионуклиды могут либо переходить в мало- и неподвижные формы с последующим накоплением в верхних почвенных горизонтах, либо мигрировать в минеральные горизонты. Это условие сохраняется даже для сильно щелочной среды, в которой некоторые металлы проявляют свои амфотерные свойства. Привнос морских аэрозолей влияет на скорость миграции загрязнений вниз по почвенному профилю, вплоть до частичной или полной остановки этого процесса.

 


Библиографический список
  1. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. Изд-во МГУ, М.: 1997
  2. Ежов А.Ю. Медь и никель в ландшафтах северо-запада Кольского полуострова. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». №1. Изд-во МГОУ, М.: 2011
  3. Ежов А.Ю. Техногенное загрязнение тяжёлыми металлами ландшафтов северо-запада Кольского полуострова. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». №1. Изд-во МГОУ, М.: 2010
  4. Лебедев Я.О. Антропогенная трансформация химических свойств почв юга острова Сахалин (на примере городов Южно-Сахалинск и Корсаков), Труды третьей международной научно-практической конференции молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование», изд. Буки-Веди, М.: 2014.
  5. Алексашкин И.В., Горбунов Р.В., Темная Т.Г. Процессы сорбции ионов кадмия на почвенных образцах. Учёные записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, Том 19(58), №1, Симферополь: 2006
  6. Кравец А.П. Радиологические последствия радионуклидного загрязнения почв и растений. Изд. «Логос», Керчь: 2006
  7. Алексашкин И.В., Клименко А.Н., Горбунов Р.В. Анализ плотности загрязнения радионуклидами 137Cs и 90Sr физико-географических областей Крыма. Учёные записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, Том 23(62), №1, Симферополь: 2010
  8. Алексашкин И.В., Хижняк Ю.С., Горбунов Р.В. Факторы и общие закономерности поведения тяжёлых металлов в почвах. Записки общества геоэкологов. № 9. 2007.


Все статьи автора «Горбунов Роман»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: