3 курс / 2 семестр / Экология ландшафтов / Глазовская_2012

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

углерода -50-80% его общего запаса в почвенном профиле. Для некоторых хроносрезов определены скорости трансформации запасов педогенного углерода. В XX-XVII вв до н.э. сокращение запасов углерода в верхнем полуметре составило 0.4 кг/м2 за 100 лет, в I в. до н.э. – I в.н.э. скорость аккумуляции его запасов в этой же толще достигала 1 кг/м2 за 100 лет. В нижнем полуметре (50-100 см) скорость накопления карбонатного углерода в эти же временные срезы варьировала от 0.5 кг/м2 за 100 лет до 2.3 кг/м2 за 100 лет, соответственно.

Вверхней метровой толще (0-100 см) было сосредоточено около половины запасов педогенного углерода. Его количество варьировало в пределах 23-27 кг/м2, при этом запасы углерода гумуса составляли 50-60%, углерода карбонатов – 40-50%.

Вполутораметровой толще размещено 75-80% педогенного углерода, что составляло 35-39 кг С/м2.В его составе 35-50% углерода гумуса и 50-65%-углерода карбонатов.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что позднеголоценовые климатические изменения не оказывали существенного влияния на общую емкость углеродного резервуара черноземов юга Русской равнины, компоненты которого находились в состоянии динамического равновесия, в то же время являлись триггерным механизмом процессов эмиссии-стока диоксида углерода отдельных ее составляющих (Сорг и Сса).

При этом амплитуда варьирования величин депонирования органического углерода, обусловленная динамикой увлажненности климата, составляла 12-19 кг/м2; карбонатного -28-34 кг/м2. Мобильная составляющая углеродного резервуара не превышала 1/3 и характеризовала масштабы вероятной эмиссиистока диоксида углерода.

Скорости трансформации запасов углерода изменялись в пределах от +-0.4 до 2.3 кг С/м2 за 100 лет.

Литература

1.Глазовская М.А. Роль и функция педосферы в геохимических циклах углерода. Почвоведение.1996. №2. С.174-186

УДК 631.4:550.42(470.323)

МЕТАЛЛЫ ИAS В СОВРЕМЕННЫХ ПОЙМЕННЫХ НАНОСАХ В ДОЛИНЕ Р. ЧЕРНЬ (КУРСКАЯ ОБЛАСТЬ)

М.М. Петрик, Е.Н. Асеева

МГУ им. М.В.Ломоносова, е-mail: [e-mail]; [e-mail]

Детальные исследования, проведенные в агролесостепных и степных ландшафтах Среднерусской возвышенности по изучению эрозии, показали, что областям многовековой земледельческой культуры свойственна ускоренная агрогенная эрозия почв и, соответственно, высокие темпы аккумуляции наносов в днищах долин и балок. Вместе с наносами сюда перемещаются огромные массы химических элементов, часть из которых имеет техногенное происхождение [1]. Определение возраста наносов и их химических особенностей позволяет оценить динамику накопления различных элементов и связать ее с историей развития территории. Целью исследования явилось изучение вариаций в содержаниях валовых и подвижных форм тяжелых металлов и As за последние 50 лет в пойменных наносах в одном из бассейнов центра Русской равнины. В качестве объекта анализа была выбрана верхняя часть бассейна реки Чернь, площадью 126 км2 на границе Курской и Орловской областей с плотиной водохранилища в качестве замыкающего створа. Территория бассейна подверглась радиоактивному загрязнению от взрыва на Чернобыльской АЭС в 1986, что позволило в качестве маркера времени образования наносов использовать радиоактивный изотоп 137Cs [2]. Благодаря высокому плодородию почв – черноземов и серых лесных – данная территория длительное время интенсивнораспахивалась,чтопривелокускореннымтемпамэрозиипочвинакоплениюдостаточномощного слоя аллювиальных наносов в долине реки [2]. Максимальное освоение данной территории относится ко второй половине XX века. В это время около 80% площади бассейна было занято пашней. Одновременно (в начале 60-х годов прошлого столетия) на территории, прилегающей к бассейну, началась добыча железной руды в одном из крупнейших карьеров КМА – Михайловском и ее переработка на одноименном горнообогатительном комбинате.

Разрезы аллювиальных почв в днище долины закладывались на удалении нескольких километров друг от друга в верхнем, среднем и нижнем створах реки. Было заложено 5 разрезов. Разрез верхнего участка речной долины находится на максимальном расстоянии от предприятий горнорудного комплекса − 7-11 км, нижнего участка − в радиусе 3-7 км.

Все разрезы располагались на типичных участках основной части поймы с высотами 1,5-2,0 м над меженным урезом воды, вне понижений рельефа. В этих условиях сформировались аллювиальные дерновые карбонатные почвы. Послойные пробы отбирались с шагом 2 см на всю глубину гумусового горизонта (60см).

В пробах были определены валовые содержания Fe, Mn, V, Cr, Ni, Cu, Co, Zn, Pb, Сd, As, также подвижные формы Fe, Mn, Cu, Co, Zn, Pb, Cd и As. Был определен гранулометрический состав, рН и содержание Сорг. Валовое содержание металлов и As в пойменных почвах определялось масс-спектральным методом с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) в Аналитическом сертификационном испытательном центре Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья имени Н.М. Федоровского и методом рентген-флюоресцентной спектроскопии (XFS) в химической лаборатории г. Белгорода на приборе Спектроскан-Макс. В лаборатории кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического ф-та МГУ изучались потенциально подвижные формы металлов и As в вытяжке 1н HCl (1:10). Подготовка проб

250

Доклады Всероссийской научной конференции

ианализ содержания изотопа 137Cs проводился на гамма-спектрометре в НИ Лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ [2].

Определение в послойных пробах содержания изотопа 137Cs позволило получить эпюры его вертикального распределения. В большинстве случаев, отчётливо выделяются максимумы содержания 137Cs, соответствующиепиковымвыпадениямв1964и1986гг.ичастичнов1958г[2].В60–смтолщебыловыделено 4 периода накопления наносов: современный (1986-2008гг), аграрно-индустриальный (1964-1986гг), ранний индустриальный (1958-1964гг) и аграрный (до 1958г).

Изучение вертикального распределения элементов в опорных разрезах проводилось с учетом времени накопления наносов. Результаты анализа показали, в верхнем и среднем створах долины, наиболее удаленных от источников аэрогенного воздействия, валовое содержание многих металлов (Fe, Ni, Cr, V, Co, Cu, Pb) в верхней 60-см толще почв варьирует слабо, за исключением Сd и Zn, накапливающихся (Ка=1,3) в осадках современного периода (1986-2008 гг).

Более четко выражена дифференциация вертикального профиля гумусовой толщи по валовому содержанию As. Наиболее значимые отличия в содержании валового As между наносами разного возраста (достигающие 80%) наблюдаются в верховьях. Максимум накопления элемента отмечается в наносах ранних периодов – аграрного и раннего индустриального.

Подвижные формы большинства элементов (Zn, Cu, Со, As, Fe, Pb и Cd) извлекаемые солянокислой вытяжкой, в пойменных отложениях верхнего и среднего участков долины распределены значительно контрастнее, чем их валовые концентрации, что связано с более активным участием подвижных соединений металлов в почвенно-геохимических процессах. Максимумы содержаний подвижных форм Сu, Co, Мn, участвующих в процессах биологического круговорота, приурочены к верхним дерновым горизонтам почв. АналогичноераспределениеимеюткислоторастворимыеформыPb иCd.ПодвижныесоединенияAsвотличие от рассмотренных металлов накапливаются в наносах аграрного периода (до 1958 года).

Внижнемтечениирекинеконтрастныйхарактерраспределенияввертикальномпрофилепочвсохраняется только для валового Pb. У сидерофильных и халькофильных элементов – Fe, Со, Ni, Cr, V; Сu, Pb, Cd и As – отмечаетсяповышениеконцентрацийвнижнихгоризонтах,чтоможетуказыватьназаметнуюрольтехногенной пылевой составляющей в наносах раннего индустриального периода (конца 50-х начала 60-х годов) в связи с проведением буровзрывных работ, увеличением пылевых выбросов и максимальным распространением техногенныхаэральныхпотоковрассеяниянатерриториибассейнавпериодначальногоосвоенияМихайловского месторождения железных руд. У халькофильной группы − Pb, Cu и Cd − обнаруживается второй, чаще всего более выраженный максимум содержания подвижных форм в толще наносов конца 50-х начала 60-х годов. Подвижные Сo и Мn, слабо проявляющие халькофильные свойства, сохраняют поверхностно-аккумулятивный тип распределения, а Fe концентрируется в нижней части профиля, возможно, из-за влияния оглеения.

Корреляционныйанализпоказалналичиезначимыхположительныхсвязеймеждусодержаниемгумуса

иконцентрацияминекоторыхметаллов,экстрагируемых1нНСl,аименно−Мn(коэффициенткорреляции,r= 0,8), Pb (r=0,7), Cd (r=0,6), что подтверждает важную роль органического вещества в накоплении подвижных формнекоторыхметаллов[3].Дляихваловыхколичеств,атакжедляAsтакиесвязиневыявлены.Содержание подвижного и валовогоAs во всех разрезах линейно зависит от содержания крупнопылеватой фракции (r= 0,5- 0,7). Средняя и мелкая пыль оказывает влияние на валовое содержание Cd, Сo, Mn, Pb, Cu, а илистая фракция − на концентрации Со, Pb, Сu (r= 0,7-0,6)

Таким образом, геохимический анализ верхней гумусовой толщи пойменных почв в долине реки Чернь показал, что контрастность и характер накопления в ней большинства металлов, в том числе и их подвижных форм, может контролироваться временем образования наноса и зависит от положения разреза в речной долине. В почвах нижнего створа реки с максимальным техногенным влиянием, накопление сидерофильных и халькофильных элементов приходится на начало 60-х годов. В наносах этого периода времени сосредоточены и основные запасы подвижных форм халькофильных элементов. На других участках, с ослабленным техногенным воздействием, колебания валового содержания металлов за 50-летний отрезок времени незначительны, за исключением As, максимум накопления которого ( в том числе и подвижных форм) приходится на период наибольшей распашки и интенсивной химизации сельского хозяйства (конец 50-х – начало 60х годов прошлого века). Подвижные формы элементов в почвах верхнего и среднего участков долины распределяются более контрастно, чем их валовые количества, что связано с участием элементов в почвенно-геохимических процессах. О большой роли биологического фактора в концентрации Mn, Pb, Cu, Co,Cdнаэтихотрезкахречнойдолиныснизкимуровнемзагрязнениякосвенносвидетельствуетповерхностноаккумулятивныйтипраспределенияилинейнаязависимостьотсодержаниягумуса.Приусилениизагрязнения структура баланса форм металлов, особенно, халькофильной группы, по-видимому, изменяется.

Литература

1.Глазовская М.А. Педолитогенез и континентальные циклы углерода. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». 2009. 336 c.

2.Голосов В.Н., Маркелов М.В., Беляев В.Р. Современные тенденции перераспределения наносов на водосборах центра Русской равнины // Эрозия почв и русловые процессы. Труды научно-

исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. М.И.Маккавеева. Вып.17. М. Географический факультет МГУ. 2010. С. 46-61

3.Ладонин Д. В., Пляскина О. В. Изменение фракционного состава меди, цинка, кадмия и свинца в некоторых типах почв при полиэлементном загрязнении // Почвоведение, 2003, № 5. С. 568-576.

251

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

УДК 631.4

МИГРАЦИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРЕТЬЕЙ ОЧЕРЕДИ АЭРОПОРТА «ШЕРЕМЕТЬЕВО»

А.А. Петров

МГПУ, Москва, [e-mail]

Территория предполагаемого строительства третьей очереди аэропорта Шереметьево расположена

ксеверо-западу от Москвы на территории Солнечногорского района Московской области. Площадь зарезервированнойтерритории–368га.Территориярасположенанаплоскомводоразделе[1].Фоновыепочвы- дерново-слабоисреднеподзолистые,сформированныенатяжелыхморенныхсуглинках.Локальновстречаются аллювиальные и болотные почвы. На территории была проведена крупномасштабная почвенная съемка и почвенно-экологическая оценка загрязнения почв тяжелыми металлами на примере ландшафтов с различной антропогенной нагрузкой. Образцы почв до глубины 40 см были проанализированы рентгенфлуоресцентным методомнасодержаниеваловыхформтяжёлыхметалловимышьяка.Набазеполученныхданныхсоставлены графические модели (картосхемы, графики, диаграммы) распределения металлов в различных типах почв и элементах рельефа. Полученные результаты горизонтальной и вертикальной (внутрипрофильной) миграции никеля, цинка и мышьяка в целом не противоречат данным, приведённым в литературных источниках для аналогичныхдерново-подзолистыхпочвМосковскойобласти.Содержаниеникелявповерхностномслоепочв непревышаетОДК[2].Максимальноесодержаниеникеляобнаруженоврайонебывшейзалежи,примыкающей

кШереметьевскому шоссе (Рис.1).

45
								Т
								о
40								р
								ф
								н
35								ы
								е
30								п
								о
								ч				Профиль
25								в				ручья
								ы
мг/кг
20
15
10
5
0
1	2	3	4	6	9	11	12	13	14	18	22	23	24	25	26	27	30	31	34	17	28	29
										Номер точки

Рис.1. Содержание никеля в поверхностном горизонте дерново-слабоподзолистых почв

Максимумы содержания никеля на исследуемой территории приурочены в основном к почвам, расположенным вблизи шоссе и коридоров взлёта-посадки самолётов. Максимальное содержание никеля наблюдаетсятакжевпочвахналевомберегувысохшегорусларучья,гдеотмеченаглубокаявнутрипрофильная миграция никеля (Рис.2). Наиболее вероятно это связано с особенностью мезорельефа территории, поверхностным стоком с расположенных выше территорий и гранулометрическим составом отложений.

Выявленазависимостьсодержаниецинкавпочвах,связаннаясудалённостьюоттранспортныхпотоков автомобильного и авиационного транспорта (Рис.3). Максимумы содержания цинка в почвах на территории приурочены к постагрогенной дерново-подзолистой почве (современная залежь) и почвам, расположенным в зоне влияния выбросов авиатранспорта. Здесь же наблюдается глубокая внутрипрофильная миграция цинка, связанная с процессами выщелачивания и лессиважа.

Аномалии содержания мышьяка были выявлены в почвах семи точек опробования (Рис.4). Они приуроченыкпочвам,испытывающиммаксимальноетехногенноевоздействие,обусловленное свалкамиТБО, расположеннымиоколос.Паршино,атакжевблизиШереметьевскогошоссе(точки9и29). Изанализаданных по содержанию и внутрипрофильной миграции мышьяка в почвах территории обследования можно также сделать вывод о связи загрязнения с внесенными ранее удобрениями, содержащими мышьяк. Содержание мышьякавпочвеопределяетегосодержаниевприродныхводах[3].Этимможнообъяснитьналичиемышьяка вгоризонтеА1аллювиальнойпочвы(точка3),расположеннойвпоймер.Клязьмыивповерхностномглеевом горизонте глеезёма (точка 24), расположенной на дне пересохшего ручья.

252

Доклады Всероссийской научной конференции

Рис.2. Валовое содержание никеля в почвах территории исследования

Рис.3. Валовое содержание цинка в почвах территории исследования

Рис.4. Валовое содержание мышьяка в почвах территории исследования

Таким образом, на фоне в целом слабо загрязненной территории третьей очереди строительства аэропорта «Шереметьево» установлена зависимость аккумуляции проанализированных тяжелых металлов и мышьяка, связанная с гранулометрическим составом, мезорельефом, свалками ТБО и автотрассами.

253

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Литература

1.Жучкова В.К. Ландшафты Московской области и их современное состояние, Смоленск: СГУ, 1997

2.ГН 2.1.7.2511-09

3.Аптикаев Р.С.. Соединения мышьяка в почвах природных и антропогенных ландшафтов: Дис. ...

канд. биол. наук: 03.00.27; Москва, 2005 - 194 с.

УДК 911.2:550.4

ПРОГНОЗНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ ПО ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИМ РИСКАМ ПРИ ДОБЫЧЕ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ НЕФТИ (К 30-ЛЕТИЮ ПИОНЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ М.А. ГЛАЗОВСКОЙ)

Ю.И. Пиковский

МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва. e-mail: [e-mail]

В 1979-1982 гг. М.А. Глазовская разработала систему прогнозного ландшафтно-геохимического районирования территории бывшего СССР по типам изменения природной среды при добыче и транспортировке нефти [1]. В основе районирования лежит выделение и типология прогнозных ландшафтногеохимических областей и районов, различающихся уровнем устойчивости и характером изменений ландшафтов, происходящих при строительстве промыслов, добыче и транспортировке нефти. По существу, эта работа была первой пространственно-географической систематизацией мест вероятного наступления неблагоприятных последствий для природной среды, вызванных хозяйственной деятельностью, то есть того, что сейчас называют экологическим риском. Аналогов исследований, охватывающих такие крупные территории, в мире тогда не было

Работы по экологическим рискам отдельных производств и территорий в настоящее время популярны во всем мире. В этом направлении они пошли, в основном, по пути использования сложных математических моделей и расчетов вероятности наступления неблагоприятных событий, вызываемых целым комплексом природных и техногенных факторов. Итоговый результат таких расчетов, возможно, полезен при оценке общегоэкономическогоущербадляпроизводстваиокружающейсредыилидляопределениясуммыстраховых платежей,номалопригодендляуправлениярисками,тоестьпониманиятого,какснизитьэтотрискизащитить окружающую среду в каждом конкретном районе.

Методология М.А. Глазовской нацелена на прогнозный характер районирования, то есть на оценку опасностивозможныхнегативныхпоследствийдляокружающейсреды,вызванныхконкретнымиприродными итехногеннымифакторами.Передтакойработойнеставиласьзадачарассчитатьвероятностьнеблагоприятного события на основе статистического анализа событий на сходных объектах, что практикуется в настоящее время. Состояние среды в одном районе постоянно меняется во времени. Кроме того, на перспективных территориях могут появляться новые районы добычи нефти, для которых полных аналогий с событиями, происходившими в других местах и ответными реакциями среды на них, найти трудно. Поэтому прогноз негативного изменения природной среды опиралcя, в первую очередь, на фундаментальные теоретические положения о ландшафтно-геохимических процессах в различных природных зонах и о факторах воздействия техногенеза на эти процессы [2].

За 30 лет, прошедших после создания М.А. Глазовской методологии прогнозного ландшафтногеохимического районирования по опасности изменения природной среды, то есть, по геоэкологическим рискам, основные ее положения не устарели и не потеряли своей актуальности. Они целиком были использованы в обновленной карте прогнозного ландшафтно-геохимического районирования территории России по типам изменения природной среды при добыче и транспортировке нефти [3]. За прошедшее время содержание районирования существенно углубилось в связи с изучением таких факторов, как устойчивость почв к углеводородному загрязнению [4], активизации морфоструктурных узлов [5], формированию состава нефти и ее геохимических спутников на месторождениях и других.

Чтобы избежать путаницы в терминологии, целесообразно разделить понятия «экологический» и «геоэкологический» риск. Экологический риск – это риск для человека и других биологических объектов. Геоэкологический риск – это риск негативных последствий для окружающей среды, для ландшафта. В этом случае оценивается опасность изменения компонентов среды – почв, вод, атмосферы, а также наиболее локализованного в пространстве биотического компонента ландшафта − растительности. Обе разновидности риска взаимосвязаны: геоэкологический риск должен учитываться как важный фактор экологического риска.

Такимобразом,прогнозноеландшафтно-геохимическоерайонированиетерриторийпотипамизменения природнойсредыкаким-либовидомхозяйственнойдеятельностиможносчитатьпрогнознымрайонированием по геоэкологическим рискам при данном типе техногенеза. С этих позиций рассмотрим основные принципы прогнозного районирования территорий по геоэкологическим рискам при добыче и транспортировке нефти, заложенные М.А. Глазовской.

Территориальные единицы районирования. Исходной территориальной единицей районирования стал прогнозный ландшафтно-геохимический район, который у М.А. Глазовской получил название «технобиогеом» - исходный физико-географический объект ландшафтно-геохимического прогноза [2]. При выделении районов учитываются: единообразие на всем протяжении района условий трансформации, рассеяния и аккумуляции нефти и минерализованных пластовых вод; тип возможных изменений природной среды при данном техногенном воздействии; преобладающий состав нефти и промысловых вод на данном конкретном участке. Границы районов проводятся, в основном, по границам водосборных бассейнов, порядок

254

Доклады Всероссийской научной конференции

которых определяется в зависимости от масштаба районирования и размеров территории. Для крупных территориальных единиц сходные по сочетанию форм изменений природной среды прогнозные районы объединяются в типологические группы и типы. Группы районов различаются по усилению или ослаблению тех или иных природных процессов, по положению геохимических барьеров, по скорости самоочищения и восстановления ландшафтов. Группы районов объединены в типы по их ландшафтным особенностям и свойственным каждому типу формам изменения природной среды и устойчивости этих изменений. Относя район к тому или иному типу, можно показать, какие виды изменения среды на его территории наиболее опасны.ВсегонатерриториибывшегоСССРбыловыделено124района,объединенныев29типови4группы. На территории России присутствуют 23 типа районов [3].

Заключенный в типах и подтипах прогнозных районов набор факторов изменения среды определяет степень экологического риска той или иной хозяйственной деятельности на данной территории.

Факторы геоэкологического риска. Можно выделить три группы факторов геоэкологического риска, которые необходимо учитывать в каждом прогнозном районе.

Кпервой группе относится характер производственной деятельности, влияющий на усиление негативных природных процессов, создающий опасность резкого ухудшения природной среды. Так механические нарушения почвенного покрова и растительности при строительстве приводят к усилению процессов криогенеза, эрозии, дефляции и т.д.

Вторая группа факторов связана с последствиями загрязнения почв, геологической среды, поверхностных и подземных вод нефтью, нефтепродуктами, промысловыми сточными водами, химическими реагентами, применяющимися при бурении и эксплуатации месторождения. Эти последствия выражаются

визменении физических и химических свойств или полной деградации почв, уничтожении растительности, изменении состава поверхностных и подземных вод, осушении или заболачивании территорий и в других негативных явлениях. При этом, например, разный состав нефти и нефтепродуктов и их геохимических спутников приводят к разным последствиям. Легкие нефти быстрее испаряются и деградируют, в то время, как тяжелые надолго остаются в почвах, вызывая необратимые изменения во всей экосистеме.

Ктретьей группе факторов геоэкологического риска относятся природные факторы состояния среды и ее геодинамики, которые определяют разную степень устойчивости среды к воздействию производства или активно влияют на хозяйственную деятельность, в частности на процесс добычи и транспортировки нефти. Например, сейсмичность территории, активизация в ее пределах морфоструктурных узлов часто приводят к аварии на буровых установках, нефтепроводах, к разрушению зданий и сооружений [5]. К этой группе относятся карстовые процессы, частота аномальных метеорологических явлений (смерчи, ураганы и т.п.). Опасные природные явления, как правило, увеличивают опасность техногенных факторов риска.

Управление геоэкологическим риском. Зная все факторы геоэкологического риска в прогнозном районе,

можно «управлять» ими, то есть сводить к минимуму их негативные последствия при ведении хозяйственной деятельности. Этому должны служить адекватные оценки воздействия проектируемых работ на окружающую среду, включающие карты устойчивости почв и других компонентов среды к техногенному воздействию, экологическая экспертиза проектов, рациональное размещение производственных объектов.

Литература

1.Глазовская М.А., Пиковский Ю.И., Коронцевич Т.И. Комплексное районирование территории

СССР по типам возможных изменений природной среды при нефтедобыче. – В кн.: Ландшафтногеохимическое районирование и охрана среды. Вопросы географии. Вып. 120. М.: «Мысль», 1983. С. 84-108.

2.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: «Высшая школа». 1988. 328 с.

3.Глазовская М.А., Пиковский Ю.И. Прогнозное ландшафтно-геохимическое районирование по типам изменения природной среды при добыче и транспортировке нефти //Национальный атлас почв Российской Федерации /под ред. С.А. Шобы. М.: Астрель-АСТ, 2011. С. 272-275.

4.Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И. Карты устойчивости почв к загрязнению нефтепродуктами и полициклическими ароматическими углеводородами: методы и опыт составления // Почвоведение, 2007. № 1. С. 80-92.

5.Ранцман Е.Я., Гласко М.П. Морфоструктурные узлы − места экстремальных природных явлений. М.: Медиа-Пресс. 2004. 224 с.

УДК 550.849

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ПОИСКОВОЙ ГЕОХИМИИ

Т.М. Побережная

Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, e-mail: [e-mail]

Оценка геохимических аномалий является ответственным и важным этапом поисков месторождений полезных ископаемых. Особенно трудно этот вопрос решается в рудных районах, где вторичные ореолы образуются в сложных ландшафтно-геохимических условиях, как, например, в Забайкалье. Здесь, в пределах вулканотектонических впадин, выполненных мощной толщей осадочно-вулканогенных пород, поиски месторождений традиционными методами сложны и дороги, т.к. требуют больших объемов бурения. К факторам,

255

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

осложняющим поиски, относится распространение многолетнемерзлых пород. Недостаточная эффективность литохимических поисков, в частности, открытие большого количества безрудных аномалий, часто объясняется отсутствием обоснованных представлений о гипергенной миграции химических элементов. Для улучшения результативностипоисково-оценочныхработ,необходимовыявлятьособенностираспределениярудныхэлементов в геохимических ландшафтах, изучать особенности их миграции и концентрации на геохимических барьерах [1]. На этой основе возможно повышение эффективности поисков, в том числе оценки геохимических аномалий.

В Забайкалье целью исследований было изучение геохимии урана и сопутствующих ему химических элементов в мерзлотных ландшафтах на участках урановых месторождений, а также разработка методов оценки вторичных ореолов, позволяющих отличать рудные аномалии от «ложных» аномалий, связанных с ландшафтными условиями и особенностями вмещающих горных пород. На примере хорошо изученных урановых месторождений Забайкалья показано, что в почвах с условиями, в которых элементы мигрируют, происходит ослабление их первичных и остаточных вторичных ореолов. В зонах кислого выщелачивания почв, например, происходит ослабление ореолов урана и молибдена. Такие почвы в целом характеризуются низкими фоновыми и слабоконтрастными аномальными содержаниями этих элементов. В почвах с глеевыми условиями,напротив,высокиефоновыеианомальныесодержанияуранаимолибдена.Так,наместорождении, расположенном в степной зоне Забайкалья, в луговых почвах с условиями слабокислого выщелачивания фоновое содержание урана – 0,9×10-3%, молибдена – 0,19×10-3%, а в этом же типе почв со слабокислой глеевой обстановкой фоновые содержания этих элементов составляют 1,4×10-3% и 0,33×10-3% соответственно. Содержание цинка, более подвижного в глеевых условиях, в почвах с глеевой обстановкой – 18×10-3%, а в почвах с окислительной обстановкой – 25×10-3%.

Следовательно, при традиционной литохимической съемке возможен пропуск аномалий рудного генезиса, ослабленных в почвах с обстановкой, благоприятной для миграции рудных элементов. С другой стороны,принедифференцированномподходенеизбежнооткрытиебольшогочислабезрудныханомалийурана

иего элементов-спутников в почвенных горизонтах с условиями их ограниченной подвижности. Содержания элементов – фоновые в одних кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных почвенных условиях, являются аномальными в других.

Совместное нахождение аномалий урана и молибдена часто считается положительным поисковым признаком. Но такое явление, как показывают проведенные исследования, может быть обусловлено только ландшафтными условиями. Эти элементы одинаково мигрируют во всех изученных физико-химических обстановках почв. Напротив, пространственное разобщение аномалий урана и таких элементов, как свинец, цинк, мышьяк не всегда следует оценивать отрицательно. Как положительный поисковый признак можно рассматривать совмещение аномалий урана, молибдена, свинца, цинка и других элементов в почвах, где эти элементы мигрируют по-разному, например, в почвах с карбонатными и глеевыми условиями.

Для рудных полей с глубоким и слабопроявленным на поверхности оруденением были составлены карты ландшафтно-геохимической оценки аномалий. На них нанесены ореолы и точечные аномалии урана

иэлементов-спутников, выделенные традиционными методами обработки литохимических данных [2]

ис использованием дифференцированного ландшафтно-геохимического фона. Аномальные содержания рассчитывались двумя способами: на основе единого (усредненного) геохимического фона, как это принято в практике поисковых работ, и на основе дифференцированного ландшафтно-геохимического фона. Результаты различной обработки одних и тех же аналитических данных показали:

1.При использовании усредненного геохимического фона в гумусовом горизонте аномалии урана располагаются вполне закономерно: 50% аномалий находятся в долинах рек и ручьев, где существуют условия глеевого геохимического барьера, 38% совпадают с проекциями рудных тел, и остальные аномалии расположены в почвах на гранитном обрамлении месторождения. Большинство литохимических аномалий урана в горизонте В находятся в почвах на высокофоновых гранитах, вне связи с урановым оруденением, сосредоточенном в терригенных породах вулканогенно-осадочной свиты, на которой распространены низкофоновые почвы. Лишь 28% аномалий совпадают с положением оруденения на глубине. Основная масса аномалий элементов-спутников установлена в почвах на гранитах обрамления.

2.При использовании дифференцированного ландшафтно-геохимического фона все выявленные в горизонте А геохимические аномалии урана пространственно совпадают либо с проекциями рудных тел, либо с первичными ореолами рассеяния. В почвенном горизонте В совпадение составляет 87%, а остальные аномалии трассируют рудоносный разлом в гранитном обрамлении. Выявленные с учетом ландшафтно-геохимических критериев аномалии элементов-спутников (Mo, Cu, Zn, Pb) также сосредоточены над проекциями рудных тел, эндогенными ореолами, рудоносными разломами.

В результате проведенных исследований установлено, что фоновые и аномальные содержания урана

иего спутников в почвах мерзлотных ландшафтов сильно дифференцированы. Они зависят от типа почв, физико-химическойобстановкивних,рельефа,составаматеринскойпородыиварьируютвширокихпределах. На примере нескольких месторождений, расположенных в криогенных степных, лесостепных и горнотаежных ландшафтах, показано, что при поисках по вторичным ореолам необходимо выделять геохимические аномалии на основе дифференцированного ландшафтно-геохимического фона. Это позволит сократить число безрудных аномалий, открываемых в почвах с высоким геохимическим фоном, и обнаружить ослабленные ореолы в низкофоновых почвах.

Результаты изучения распределения нефтяных углеводородов (НУВ) в геохимических ландшафтах

Сахалина показали возможности	использования ландшафтно-геохимических методов при поисках
нефтегазовых месторождений [3].

256

Доклады Всероссийской научной конференции

Литература

1.Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

2.Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. М.: Недра, 1983.192 с.

3.Побережная Т.М. Геохимия природных и техногенных ландшафтов Сахалина и Южных Курильских островов. Владивосток: Дальнаука, 2010. 125 с.

УДК 577.1: 577.48

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ НАГРУЗОК АТМОСФЕРНЫХ ПОЛЛЮТАНТОВ И АНАЛИЗА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ

И.В. Припутина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, e-mail: [e-mail]

К сфере разнообразных научных интересов профессора Марии Альфредовны Глазовской, как известно, относятся и вопросы влияния хозяйственной деятельности человека на эколого-геохимическое состояние окружающей среды. Именно в работах М.А.Глазовской сформулированы базовые теоретические положения этого направления исследований, в частности, о включении техногенных поллютантов в природные потоки миграции вещества и их химической трансформации в зависимости от конкретных ландшафтногеохимических условий [1]. Ею же разработаны принципы оценки устойчивости почв и природных систем к воздействиютехногенныхсоединенийразличнойнаправленностидействия[2-4]ипредложеныиндикаторные показатели нормального функционирования ландшафтов, необходимые для анализа и прогноза последствий их антропогенных нарушений [1, 5].

Все эти научно-методические разработки востребованы современной геоэкологией для решения практических задач, например, при анализе экологических рисков, связанных с техногенным загрязнением окружающей среды и превышением экологически допустимых нагрузок поллютантов. Естественно, что при выполненииподобныхисследованийвнастоящеевремяактивноиспользуютсясовременныеГИС-технологии

иматематические методы, расширяющие сферу приложения теоретических знаний геохимии ландшафтов. Примером могут служить разномасштабные исследования, выполненные нами для ряда регионов страны, в которыхпроводилиськоличественныеоценкидопустимыхвоздействийатмосферныхполлютантов(аименно, оксидов азота – NOx) на природно-территориальные комплексы различного иерархического уровня [6].

Как известно, с 70-80-х годов прошлого столетия эти соединения, обладающие биогеохимической и педогеохимической активностью в окружающей среде, являются типичными атмосферными поллютантами многих промышленно-урбанизированных территорий. Первоначально, приоритетной считалась проблема «кислотного» воздействия NOx на почвенный покров и фитоценозы, аналогично влиянию оксидов серы. Однако со временем, все большее внимание стало уделяться эффектам, связанным с «эвтрофирующей» способностью NOx, которые поступают в ландшафты с атмосферными выпадениями в основном в нитратной форме, т.е. легкодоступной биоте и при условиях промывного режима активно мигрирующей с почвенногрунтовым стоком. Таким образом, техногенная эмиссия NOx затрагивает как биогенные звенья азотного цикла, так и гидрохимический сток, соотношение которых, по мнению М.А.Глазовской [5], является одним из интегральных показателей замкнутости масс-баланса и устойчивости природных систем. Интенсивность

ипродолжительность воздействия, а также ландшафтно-геохимические условия конкретных природных территорий определяют специфику ответных реакций геосистем на «азотное загрязнение» ландшафтов, в котором можно выделить несколько стадий. Для них характерны определенные изменения количественных соотношений параметров масс-баланса не только азота, но и сопряженных с ним макроэлементов (прежде всего, углерода).

Это позволяет использовать модели биогеохимического масс-баланса для количественной оценки допустимых нагрузок техногенных соединений азота на природные ландшафты, рассчитав максимальный уровеньихпоступлениявэкосистемы,придолговременномвоздействиикоторогоненарушаетсясоотношение основных миграционных потоков, сохраняются нормальное функционирование и структура биогеоценозов. Этот экологически обоснованный уровень нагрузок в зарубежной и отечественной литературе обозначают термином «критическая нагрузка» (КН). При расчетах КН учитываются основные почвенно-геохимические и биоклиматическиехарактеристикигеосистем,определяющиеустойчивостьландшафтоввотношенииданного класса поллютантов, а также «устанавливаются» экологически обоснованные стандарты качества природных сред, полученные на основе экспериментальных и мониторинговых исследований.

Применение моделей масс-баланса в региональных оценках, естественно, требует максимального учета пространственной дифференциации территорий, которая должна быть отражена в соответствующих значениях входных параметров модели. Как правило, в качестве входных параметров используются средние значения различных природных характеристик. Однако среднее значение не всегда адекватно отражает естественную вариабельность природных показателей, связанную с их сезонной или межгодовой динамикой, внутривидовыми различиями биоты и пространственной неоднородностью условий среды. Например, имеющиеся данные могут быть представлены ограниченным набором значений и/или не иметь нормального статистического распределения, что делает расчеты среднего арифметического или медианы некорректными. Альтернативным вариантом может быть решение уравнений масс-баланса стохастическими методами, например, методом Монте-Карло, когда для входных параметров составляется вариабильный набор

257

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

возможных величин. При таком подходе для каждого рассматриваемого объекта результирующее значение КН представляет собой не единственное значение, а вариационный ряд значений, который соответствует возможному сочетанию природных условий за выбранный исследователем отрезок времени. Последующий анализ полученных выборок позволяет дать более детальную характеристику исследуемых объектов, необходимую для обоснования экологически допустимых нагрузок.

Согласно принципам, используемым в геохимической экологии и экотоксикологии, при разработке нормативов принято, что уровни нагрузок и воздействующих доз, соответствующие 95%-ной и 5%-ной защищенности популяций, рассматриваются как нижняя и верхняя границы допустимых воздействий поллютантов на живые организмы, а 50%-ный уровень соответствует максимально обоснованной нагрузке. Эти значения рассчитываются, соответственно, как 5%, 50% и 95% квантили из имеющейся выборки экспериментальных или модельных значений. Аналогично, более «строгие» нормативы техногенных нагрузок поллютантов (на уровне нижней границы допустимых воздействий) должны быть рекомендованы для охраняемых территорий (заповедников и т.п.), тогда как для промышленных территорий возможны и экономически целесообразны менее «строгие» показатели КН.

Рассмотренные методические подходы позволяют также оценить вероятности превышений КН при разных сценариях эксплуатации производственных объектов, являющихся источниками загрязнения окружающей среды, что важно для анализа экологических рисков в связи с осуществляемой или планируемой хозяйственной деятельностью. В докладе будут приведены результаты проектов, в которых реализованы данные подходы.

Литература

1.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа. 1988. 324 с.

2.Глазовская М.А. Критерии классификации почв по опасности загрязнения свинцом // Почвоведение. 1994, № 4. – С.110-120.

3.Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. – 102 с.

4.Глазовская М.А. Технобиогеомы – исходные физико-географические объекты ландшафтногеохимического прогноза // Вестник МГУ, сер. 5, географ., 1972, №6. – С. 23-35.

5.Глазовская М.А. Качественные и количественные оценки сенсорности и устойчивости природных систем к техногенным кислотным воздействия // Почвоведение. 1994, № 1. – С. 134-139.

6.Башкин В.Н., Припутина И.В. Управление экологическими рисками при эмиссии поллютантов. М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2010. – 186 с.

УДК 631.487: 470.55

ХАРАКТЕРИСТИКА ПАЛЕОПОЧВ ЗАУРАЛЬЯ И УСЛОВИЙ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ В БРОНЗОВОМ ВЕКЕ

В.Е. Приходько (1), И.В. Иванов (1), Д.В. Манахов (2), Н.И. Герасименко (3), Kazuyuki Inubushi К. (4), M. Kawahigashi (5), H. Nagano (4), S. Sugihara (6)

(1)ИФХиБПП РАН, Пущино Московской обл., e-mail: [e-mail]; (2) МГУ имени М. В.

Ломоносова, Москва, e-mail: [e-mail]; (3) КНУ им. Т. Г. Шевченко, Киев,

e-mail: [e-mail]; (4) университет, Чиба, Япония, e-mail: [e-mail]; (5) e-mail:

Метрополитен университет, Токио, Япония, [e-mail],

(6) Университет, Киото, Япония, e-mail: [e-mail]

На территории Южного Зауралья, найдено 22 укрепленных поселения и множество археологических памятников Бронзового века. Они объединены в комплекс, получивший название «Страна Городов» и принадлежат cинташтинской археологической культуре [1]. Первое хорошо сохранившееся укрепленное городище средне бронзового века найдено в 1987 г. и названо Аркаим, для его сохранения создан заповедник. Название дано по имени наивысшей точки региона – горы Аркаим (398 м).

Объектами изучения служили палеопочвы, погребенные под стенами-валами поселения Аркаим, и дневные фоновые современные почвы. Заповедник расположен в степной зоне Челябинской области у слияния рек Утяганка и Б. Караганка (притока р. Урал) (52o С, 59-60o В). Особенности почв разных археологических памятников «Страны Городов» исследовали [2, 3]. Однако детальная характеристика палеопочв протогорода Аркаим приводится впервые. Это важно для установления развития почв, палеоэкологических реконструкций и причин заселения Уральского региона. Выполнялись общие свойства почв,14С датирование гумуса (Н.Н. Ковалюх, Киев) и спорово-пыльцевой анализ палеопочв.

Спорово-пыльцевой анализ. Эти исследования проводились во время археологических раскопок Аркаима. На основании исследования образца фоновой современной почвы с глубины 65-70 см, имеющего возраст 4130±110 лет, близкий времени сооружения Аркаима, выявлено существование в этот период достаточно аридных условиях, а изучение вышележащего почвенного слоя возрастом 3600 лет свидетельствует о тенденции увлажнения климата [4].

Нами проведен палинологический анализ палеопочвы слоя 0-2 см, имеющий радиоуглеродный возраст 3840 ±140 лет. Среди микрофоссилий пыльца трав составляет 68%, древесных - 20%, споры папоротников и мхов–12%.Всоставетравпреобладаетразнотравьедовольнобогатогосостава(43,5%)излаки(33,5%).Среди древесныхпороддоминируютмикрофоссилиисосны(80%).Участиепалиноморфксерофитовневелико–6,5%

258

Доклады Всероссийской научной конференции

пыльцы полыни, 5% пыльцы маревых. Встречена пыльца злаков и конопли, по морфологии напоминающая культурныевиды.Такимобразом,наописываемомотрезкевремениАркаимбылокружен разнотравно-злаковой степью с преобладанием лугового разнотравья разнообразного состава и небольшим участием ксерофитов и галофитов. На некотором расстоянии от поселения произрастали светлые сосновые боры с участием березы и ели и наземным покровом из папоротников и зеленых мхов, на опушках встречались жимолость, боярышник, шиповник, дикая вишня. Встречались ольха и ель – влаголюбивые породы. Отметим, что современная лесная растительность заповедника Аркаим (осиново-березовые и листвинично-березово-сосновые травянистые колкиилеса)отображаетусловияболееконтинентальногоихолодногоклимата,чемвдревностис сосновыми лесами с папоротниковым покровом; присутствие пыльцы широколиственных пород: вяза, клена, липы, а также рогоза и конопли свидетельствует, что условия были несколько теплее современных. Что же касается увлажнения, в долине реки, где расположено поселение, в составе травянистого покрова, как и сейчас, было достаточно много лугового разнотравья. Однако в современном составе растительности не отмечены ольха и ель – влаголюбивые породы, которые встречались во время существования поселения. И главное – низкое участие пыльцы травянистых ксерофитов и галофитов. Таким образом, судя по споро-пыльцевому анализу, климат во время сооружения стены поселения был несколько влажнее и теплее современного.

Фоновые почвы. Литологический профиль: представлен легкими суглинками и супесями, подстилаемыми песками. Гумусовый профиль (горизонты А+АВ) фоновых почв имеет небольшую мощность 37±4 см, размах ее колебаний составляет 26-45 см. Размер горизонта А1 фоновых почв изменяется от 18 до 27 см и составляет 22±6 см. В фоновой почве вскипание от 10% НСl в материале между гумусовыми языками начинается на глубине 25-35 см и повсеместное - 38-220 см. Карбонаты представлены редкими пятнами, точками и тонкодисперсной формой. Гипс начинается с глубины 70 см. Максимум карбонатов залегает на глубине 35-80 см, средневзвешенное содержание СаСО3 в слое 0-1 м составляет 7%. В слое 2025 см появляются легко растворимые соли. Их содержание в почвенном профиле колеблется от 0,4 до 0,7 %. В составе легко растворимых солей в верхней части профиля преобладают НСО3- ионы, в нижней части толщи наряду с НСО3- ионами заметную часть составляют SO4-2 и Сl- ионы; среди катионов во всей толще преобладают ионы натрия. Солонцеватость фоновых почв начинается с горизонта В. Степень их засоления – средняя, солонцеватости – сильная.

Палеопочвы. Морфология и расположение гумусовых языков в профиле погребенных и фоновых почв не различаются. Мощность гумусового горизонта палеопочв (35±4 см) близка фоновым почвам. Гумусированность профиля палеопочв немного меньше, чем современных почв. В горизонте А1 содержание Cорг. составляет 1,17%, реконструированное - 2,93±0,33, фоновых почв - 3,04±0,38. В процессе погребения содержание гумуса палеопочв снижается на 50-60% в результате диагенетических процессов (Иванов, 1992). В палеопочвах легкорастворимые соли и карбонаты встречаются по всему профилю. В профиле древних почв карбонатный максимум слабо выражен и средневзвешенное содержание СаСО3 в слое 0-1 м составляет 6%. Степеньсолонцеватостислабаяисредняя.Концентрациялегкорастворимыхсолей впалеопочвахменьше,чем вфоновыхпочвахинепревышает0,3%.Составлегкорастворимыхсолей исследованныхпочвнеразличается.

Близкие характеристики свойств получены при изучении палеопочв кургана, сооруженного 3,9 тысяч лет назад (т.л.н.) около с. Александровка, располагающегося в 1,5 км от заповедника «Аркаим» [2].

Таким образом, можно отметить, что погребенные и фоновые почвы диагностируются как обыкновенный чернозем, различия между ними заключаются в большей засоленности и солонцеватости почв в современный период. На основании свойств палеопочв можно заключить, что климатические условия во время функционирования городища Аркаим были близки современным, возможно с несколько большей увлажненностью.

Имеются научные литературные данные, которые подтверждают наши выводы о палеоэкологических условиях эпохи средней бронзы. Так, исследование палеопочв поселения «Ленинградское», расположенного вблизи Аркаима, позволяет говорить, что период его формирования в эпоху средней и поздней бронзы характеризовался теплыми и умеренно-влажными условиями, были распространены степные ландшафты с черноземами обыкновенными, но более теплой фации (Некрасова, 2002). Близкие данные получены для Оренбургского Приуралья, на основании изучения около 20 подкурганных палеопочв установлено, что в позднеямный период климатические условия были близки современным; а 3,7-3,8 т.л.н. климат срубного времени отличался меньшей континентальностью, чем в настоящее время, предположительно, за счет похолодания в летнее время [5].

В Самарском Заволжье изучение палеопочв, погребенных под курганами, сооруженными 3,7-3,9 т.л.н., показало, что во время существования потаповской культуры отмечалось похолодание и увеличение осадков, в результате этого степные черноземы заменились лесостепными. Также для палеоэкологических реконструкций установлена информативность изучения фракционно-групповой состава гумуса и соотношения элементов (в частности Н/С) в гуминовых кислотах палеопочв [6]. Имеются и противоположные мнения, свидетельствующие о засушливости климата периода средней бронзы в южном Поволжье и на Средне-Русской равнине (Александровский, 1984; Демкин и др., 1995; Сычева, Чичагова, 1999).

Литература

1.Зданович Г.Б., Батанина И.М. Аркаим – Страна городов: Пространство и образы (Аркаим: горизонты исследований). Челябинск: изд-во Крокус; Юж.-Урал. кн. изд-во, 2007. 260 с.

2.Иванов И.В., Чернянский С.С. Общие закономерности развития черноземов Евразии и эволюция черноземов Зауралья // Почвоведение. 1996. № 9. С. 1045-1055.

259