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
- Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. Изд-во МГУ, М.: 1997
- Ежов А.Ю. Медь и никель в ландшафтах северо-запада Кольского полуострова. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». №1. Изд-во МГОУ, М.: 2011
- Ежов А.Ю. Техногенное загрязнение тяжёлыми металлами ландшафтов северо-запада Кольского полуострова. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». №1. Изд-во МГОУ, М.: 2010
- 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.
- 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
- Кравец А.П. Радиологические последствия радионуклидного загрязнения почв и растений. Изд. «Логос», Керчь: 2006
- 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
- Алексашкин И.В., Хижняк Ю.С., Горбунов Р.В. Факторы и общие закономерности поведения тяжёлых металлов в почвах. Записки общества геоэкологов. № 9. 2007.