Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Геохимия микроэлементов в ландшафтах Северо-Западного Азербайджана и формирование биогеохимических провинций

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Геохимия микроэлементов в ландшафтах Северо-Западного Азербайджана и формирование биогеохимических провинций"

Р V Б

1 О М1Р N95

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

КРАМКОВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА

ГЕОХИМИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЛАНДШАФТАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО АЗЕРБАЙДЖАНА И ФОРМИРОВАНИЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЙ

1.00.01 - ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ. ГЕОФИЗИКА И ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВ

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА, 1995

Работа выполнена на кафедре геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Лодмоносова.

Научный руководитель -

кандидат географических наук, доцент Т.М. Белякова

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор В.В. Добровольский; доктор медицинских наук, профессор A.A. Жаворонков

Ведущая организация •

Защита состоится

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН.

a^tfo-e u^L 1995 г. в

-tccep

/-Г

заседании физико-географического диссертационного Совета Д-053.05.29 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-З, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, ауд. 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан

nJLO

9 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат географических наук

Т.И. Кондратьева

час. на

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется, прежде всего, значением экологических проблем в современном обществе, для решения которых необходимы совместные усилия специалистов различных областей, в том числе, в области геохимии ландшафтов. Увеличивающееся рассеяние в окружающей среде различных химических веществ создает в отдельных регионах неблагополучную экологическую обстановку. В частности, рассеяние (в среде) тяжелых металлов, относящихся к числу приоритетных загрязнителей, может пагубно отражаться на здоровье населения, являться причиной различных заболеваний (микроэлементозсв. злокачественных опухолей и т.д.); приводит к формированию биогеохимических провинций, т.е. регионов, отличающихся от соседних областей по уровню содержания в них химических элементов и, вследствие этого, вызывающих различные биологические реакции живых организмов, проявляющиеся как заболевания биогеохимической природы. В связи с этим актуально изучение миграции тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах, установление связей между содержанием элементов в компонентах окружающей среды и состоянием живых организмов. В решении этих вопросов находят широкое применение теория и методы геохимии ландшафтов.

Изучение геохимии микроэлементов в горных ландшафтах, характеризующихся большим разнообразием природных условий, представляется особо актуальным, поскольку на сегодняшний день эти ландшафты относительно слабо изучены.

Целью работы является изучение геохимии микроэлементов в ландшафтах северо-западного Азербайджана в связи с месторождениями полиметаллов; выявление возможности формирования биогеохимическил приьиниий с избыточны;.; содержанием тяжелых металлов и повышенной заболеваемостью населения. Исходя из вышесказанного были определены следующие основные задачи:

- изучить геохимические особенности горных ландшафтов, формирующихся в условиях геохимического "фона1' и природной геохимической аномалии, связанной с месторождением полиметаллов;

- оценить влияние карбонатных пород на характер миграции тяжелых металлов в ландшафтах, связанных с месторождениями полиметаллов;

- определить уровни концентрации тяжелых металлов в сельскохозяйственных ландшафтах изучаемой территории;

- собрать и статистически обработать материалы по заболеваемости населения территории, изучить ее характер и уровень;

- на основании анализа ландшафтно-геохимических условии, влияющих на миграционные процессы тяжелых металлов, а также состояния здоровья населения изучаемой территории, оценить степень экологической опасности дальнейшей разработки месторождений полиметаллов на территории северо-западного Азербайджана.

Научная повита работы. Впервые проведены ландшафтно-геохимические исследования в северо-западном Азербайджане, в ходе которых получен и обобщен

материал но геохимии тяжелых металлов в различных ландшафтах, показаны уровни концентрации микроэлементов в отдельных компонентах ландшафтов (породах, почвах, растениях), изучено влияние состава пород на содержание и поведение микроэлементов в горных ландшафтах, выявлены основные пути миграции и геохимические барьеры для тяжелых металлов в горных и равнинных сельскохозяйственных ландшафтах. Дана эколого-геохимическая оценка исследуемой территории. Выделена биогеохимическая провинция с избыточным содержанием в ландшафтах тяжелых металлов (Pb, Zn, Си, Ag) и повышенной заболеваемостью населения.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты ландшафтно-геохимических исследований могут быть использованы хозяйственными, здравоохранительными органами для рационального размещения новых населенных пунктов, рекреационных зон, сельско-хозяйственного использования территории, разработки профилактических и оздоровительных мер для улучшения здоровья населения региона.

Фактические материалы. Работа основана на собственных материалах автора и материалах экспедиций кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета в 1987-1989 годах на территории северо-западного Азербайджана. Основой для ландшафтно-геохимических исследований послужили комплексные профили, заложенные на трех пробных участках южного склона Большого Кавказа. Первый профиль (I - Закаталы) был заложен в условиях геохимического "фона": ландшафты его развиваются на бескарбонатных сланцах и песчаниках нижней и средней юры в отсутствие месторождения. Второй профиль (II -Белоканы), в 25 км к западу от "фонового", заложен на тех же породах, но в зоне непосредственного проявления рудной аномалии полиметаллов - Кацдагского месторождения (основные рудные элементы - Pb. Zn. Си: сопутствующие - Ag, Сг. Со, N4 и т.д.). Третий профиль (III - Щеки), в отличие от первых двух, заложен в восточной части территории на карбонатных породах (глинистых известняках и мергелях верхней юры - мела), в районе Кызылдеринского месторождения полиметаллов (рис. 1). •

При заложении профилей учитывалась возможность выделения однотипных ландшафтов - от вершины горного массива (элювиальный ландшафт) к руслу рек Алазани или Агричая (супераквальный ландшафт поймы реки). В ходе полевых исследований были собраны образцы почв (192 пробы), пород (20 проб), доминантных видов растений (227 проб), вод и донных отложений (16 проб). Пробы анализировались в лаборатории географического факультета МГУ. Определялись: рН, общее содержание гумуса, карбонатов, сумма поглощенных оснований. Спектральный полуколичественный анализ почв, пород и золы растений выполнен в лаборатории Воронежской геолого-географической экспедиции на спектрографе ДСФ-13. Определение подвижных форм микроэлементов в солянокислой (1 н.) и ацетатно-аммонийной (1 н.) вытяжках производилось атомно-адсорбционным методом в межфакультетской лаборатории атомной адсорбции МГУ на спектрометре Hitachi.

Рис. 1. Схематическая карта фактического материала. Условные обозначения: ТрЛ~ - глинистые сланцы и песчаники

- флишевая толща (известняки, мергели, песчаники)

- аллювиально-пролювиальные отложения

- аллювиальные отложения

Ца'-РАУ

Г.:.а191У-':У'

0 - месторождение: 1. Кацдагское

2. Кызылдеринское

1 === Г - комплексные ландшафтно-геохимические профили

С целью выявления заболеваний и синдромов биогеохимнческой природы был собран материал по заболеваемости населения трех административных районов (Белоканского, Закатальского, Щекинского) за период с 1985 по 1989 год. Сбор материала производился по группам болезней и отдельным заболеваниям. Были изучены данные по онкозаболеваемости (с учетом поло-возрастного аспекта).

При обработке материалов использовались различные геохимические коэффициенты: радиальной (Я) и латеральной (Ц дифференциации, биологического поглощения (Ах), аномальности (Ка). Кларки концентрации (Кк) рассчитывались по

отношению к кларкам литосферы А.П. Виноградова (1962). Применялись методы математической статистики (были вычислены средние значения по рядам, коэффициенты корреляции).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Экологическая безопасность городов" (С. Петербург, 1993), на кафедре геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ.

По теме диссертации опубликовано 2 статьи.

Автор пользуется случаем выразить благодарность научному руководителю доценту Т.М. Беляковой за помощь при выполнении работы. Автор также признателен профессорам М.А. Глазовской, Н.С. Касимову, А.П. Геннадиеву, доценту И.П. Гавриловой, в.н.с. Н.П. Солнцевой и всему коллективу кафедры геохимии ландшафтов за ценные критические замечания и консультации. Автор благодарит с.н.с. А.Н. Гусейнова и всех членов летних экспедиций за содействие в выполнении полевых исследований.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников (наименований). Ее объем составляет •fS/ страниц, в том числе jfJ таблиц, «j/ рисунков.

Содержание работы.

Во введении рассматриваются: актуальность темы работы, цель и задачи исследований, научная новизна, защищаемые положения.

1. ИЗУЧЕНИЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЙ И ЭНДЕМИЙ. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОВИНЦИИ

В разделе рассматривается история развития представления о биогеохимических провинциях и эндемиях в работах В.И. Вернадского, А.П. Виноградова, В.В. Ковальского, В.В. Добровольского. А.П. Авцына, A.A. Жаворонкова и др. Дано понятие природных и техногенных биогеохимических провинций и эндемий. Указаны основные проблемы, связанные с их изучением. Определены место, задачи и преимущества геохимии ландшафтов в исследовании этой проблемы.

2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследуемая территория находится в северо-западном Азербайджане (Белоканский, Закатальский, Щекинский районы) и относится к Белокано-Щекинской рудной зоне Большого Кавказа. Согласно районированию H.A. Гвоздецкого (1958), район исследований принадлежит к Катехи-Щекинской провинции южного склона Большого Кавказа и включает в себя две части: южный склон Главного Кавказского хребта (абсолютные высоты от 500 до 3600 м) и Алазано-Агричайскую подгорную равнину (абсолютные высоты от 200 до 500 м).

Геологическое строение и рельеф. Главный Кавказский хребет круто обрывается к югу в сторону окаймляющей его Алазано-Агричайской долины, которая является областью аккумуляции продуктов сноса с хребта. Наиболее крупные формы рельефа горной части территории - узкие гребни, протягивающиеся от Главного Кавказского хребта в юго - юго-западном направлении к долине реки Алазани. Контраст между северной частью (высокие хребты Большого Кавказа) и южной (плоская обширная Алазано-Агричайская долина) создает условия для интенсивной эрозии склонов, широкого развития селевых и оползневых процессов. Левые притоки реки Алазани и правые реки Агричая выносят в Алазано-Агричайскую долину большое количество обломочного материала, который отлагается в виде конусов выноса, сливающихся между собой и создающих волнистый рельеф долины. По мере удаления от склонов гор происходит дифференциация обломочного материала: от валунисто-щебнистого у подножия гор до суглинистого в окраинных частях конусов выноса. Слагающие исследуемую территорию породы можно подразделить на две группы. Первая группа -бескарбонатные глинистые аспидовидные сланцы и песчаники нижней и средней юры (доггер-тоар). Они слагают западную часть территории (Белоканский и Закатальский участки). Вторая группа пород - .плотные мергели, известковые сланцы мела и верхней юры. наиболее распространены в восточной части территории (Щекинский участок). К геологическим особенностям территории относится то, что ее горная часть входит в состав Белокано-Щекинской металлогенической зоны Главного хребта, где широко развито юрское медно-пирротиновое и колчедано-полиметаллическое оруденение, конкретными проявлениями которого являются Кацдагское (Белоканский участок) и Кызылдеринское (Щекинский участок) месторождения полиметаллов (Кашкай М.А.. 1979; Бородаевская М.Б. и соавт., 1966).

Климатические условия. Изученная территория относится к Закатало-Щекинскому району умеренно-теплой влажной климатической области Большого Кавказа. Относительно влажный, теплый климат с большим количеством осадков создает благоприятные условия для почвообразования в этой зоне. В то же время, велики различия в климатических условиях различных высотных зон и, следовательно, роль климата в формировании высотной поясности и собственно геохимических ландшафтов.

Гидрологические условия. Реки изучаемой территории принадлежат к бассейну Каспийского моря и имеют весеннее половодье и хорошо выраженные летний и осенний паводки. Воды рек слабоминерализованные (50-500 мг/л) гидрокарбонатно-кальциевые и гидрокарбонатно-кальцево-магниевые. нейтральные (рН=6.5-7,6). С ростом абсолютной высоты уменьшается минерализация вод и понижается значение рН до 5,0-5,9. На участках полиметаллических месторождений формируются "аномальные" воды гидрокарбонатно-сульфатные и сульфатные (рН=4,8-5,5 и ниже) со значительным содержанием тяжелых металлов.

Почветю-растштльный покров. Для почвенного и растительного покрова территории характерна четко выраженная высотная поясность.

Сверху вниз наблюдается следующий ряд высотных поясов.

1. Снежная зона (выше 4000 м).

2. Скалистая зона (высота 3000-4000 м), почвенно-растительпый покров отсутствует.

3. Альпийский пояс с горно-луговыми торфянистыми почвами под альпийскими лугами на высоте 2000-3000 м. Почвы не образуют сплошного покрова. На исследованной территории пояс выражен слабо.

4. Субальпийский пояс - на высоте ¡600-2400 м. Здесь развиты горно-луговые дерновые почвы под субальпийскими лугами.

5. Пояс широколиственных, в основном мертвопокровных (буковых, грабовых, дубовых) лесов - на высоте 500- 2100 м. Почвы - горно-лесные бурые, на карбонатных породах - горно-лесные бурые карбонатные.

6. Пояс низинных лесов (высота 250-500 м) с дубом длинноножковым, лианами и т.д. В настоящее время естественная растительность сведена, ее место занимают посадки фруктовых деревьев, грецкого ореха, табака, кукурузы, чая и т.д. Почвы на поймах рек Алазани и Агричая - молодые аллювиальные; на конусах выноса - лугово-лесные. часто глееватые. освоенные.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В разделе рассматриваются методика полевых и лабораторных исследований, методика сбора и обработки данных медицинской статистики и результатог химических анализов.

4. ГЕОХИМИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЛАНДШАФТАХ СЕВЕРОЗАПАДНОГО АЗЕРБАЙДЖАНА

Геохимия микроэлементов изучалась нами на примере ландшафтов участков характеризующихся тремя ландшафтно-геохимическими профилями, описанными выше. Для понимания геохимии элементов в любых ландшафтно-геохимическю системах важное значение имеет установление уровней их содержания в различны? компонентах, выявление характера их радиальной миграции и латеральное дифференциации в каскадных ландшафтно-геохимических системах, что в горны> районах сделать гораздо сложнее из-за многообразия факторов, определяющю особенности горных ландшафтов.

4.1. Поведение микроэлементов в ландшафтах с проявлением геохимическое аномалии (Кацдагского месторождения полиметаллов) и в "фоновых" ландшафтах

Ландшафты каждого из рассматриваемых участков, характеризуемых профилям! I и II, развиваются на бескарбонатных глинистых сланцах и песчаниках нижней I средней юры, представленных плотными разностями, состоящими из слюдисто глинистых минералов (монтморриллонита, гидрослюд) и тонко измельченного кварц полевошпатового агрегата с примесями кварца, серицита, хлорита, циркона, биотита апатита и т.д. Следует отметить высокую сорбционную емкость глинистых сланцев 1

продуктов их разрушения, что способствует активному захвату ими микроэлементов. Породы обогащены Zn, Mn, Pb, Mo, V; содержат близкие к кларковому количества Си. Со, Ni. Глинистые сланцы участка Кацдагского месторождения по сравнению с породами "фонового" участка богаче свинцом в 5 раз. цинком - в 2 раза, а также содержат серебро.

4.1.1. Микроэлементы в ландшафтах Кацдагского месторождения полиметаллов (профиль II-II', Белоканы)

Рассматриваемый профиль начинается на вершине отрога Водораздельного хребта на высоте 2010 м и пересекает сверху вниз пояса субальпийских лугов, буково-дубовых и дубово-грабовых широколиственных лесов, низинных и тугайных лесов, и заканчивается вблизи русла р. Алазани (высота 250 м).

Кацдагское месторождение, находящееся в верхней части профиля и непосредственно влияющее на ландшафты участка, было открыто в конце 50-х годов, разрабатываться начало в конце 70-х годов. Основные минералы месторождения -блеклые руды, магнетит, сфалерит, галенит, халькопирит, реже - пирит; основные рудообразующие элементы - Си, РЬ и Zn. Воды на месторождении сульфатные; зона окисления невелика и, в результате быстрого выноса и смыва окисленных продуктов, интенсивно проработана. В процессе формирования руд Кацдагского месторождения, по-видимому, было три последовательных стадии: серноколчеданная, меднопиррогиновая и полиметаллическая (Кашкай М.А., ¡979).

Основные звенья каскадной системы участка рассматриваются ниже (сверху вниз, . ряииняя с элювиального ландшафта к кончая акэалшым).

Элювиальный ландшафт (А1) в системе геохимических ландшафтов профиля II-II' представлен выпуклой вершиной южного отрога Водораздельного хребта (высоты 2000-2010 м). Почвообразующие породы - грубообломочная кора выветривания глинистых сланцев, на которой развиваются горно-луговые дерновые почвы под злаково-разнотравными субальпийскими лугами. В результате чрезмерного выпаса скота ландшафт сильно изменен, что проявляется в отсутствии типичного для субальпийского пояса разнотравья. В растительном покрове преобладают: белоус торчащий (Nardeta pura), овсяшпща necipaR(Festuka varia Haevke), клевер луговой (Trifolium ambiduum M.B.), душица (Origanum sp.) манжетка (Alchimilla Caucasica) и др.

Горно-луговые дерновые почвы отличаются щебнистостью, высоким содержанием грубого гумуса в гумусовом горизонте (12-16%), кислой реакцией (рН=4,3-4.б), ненасыщенностью профиля. Почвы активно накапливают тяжелые металлы (Ккр(,=25,6; Кк£П=3,3: Kkq,=1,1; Ккде=4,4), так что содержание их в почвах выше, чем в породах. Этому способствует, главным образом то, что в почвах, по сравнению с породами, значительно выше количество органического вещества, железисто-марганцевых соединений, глинистой фракции, что способствует концентрации микроэлементов.

Трапсэлювиальиые ландшафты (TJ) занимают крутой (25-35°) южный склон отрога Водораздельного хребта (на высотах 700-2000 м). Они включают горно-луговой и горно-лесной пояса. Почвенно-растительный покров горно-лугового пояса аналогичен покрову элювиального ландшафта.

На высотах 1800-1900 м горно-луговой пояс сменяется горно-лесным. Древесный ярус представлен буком восточным (Fagus orientalis), грабом кавказским (Carpinus vulgaris), дубом восточным (Quercus macranthera). подлесок - кизилом (Cornus mas), барбарисом (Berberís vulgaris). Леса обычно мертвопокровные. Горно-лесные ландшафты почти не затронуты антропогенной деятельностью. Почвенный покров представлен' горно-лесными бурыми типичными среднемощными почвами, со слабо лессивированным профилем. Реакция почвы на протяжении профиля меняется от слабокислой вверху (рН=6,3) до кислой внизу (рН-5,2). Содержание гумуса грубого состава в верхних горизонтах почв равно 12-19%.

В горно-лесных почвах трансэлювиального ландшафта, как и в почвах элювиального, тяжелые металлы активно накапливаются, однако кларки их концентрации ниже. Это связано с щебнистостью почв, с транзитным положением их на крутых склонах, которое не способствует накоплению элементов в большем количестве.

Трансаккумулятшишш ландшафт (V) занимает верхнюю подгорную часть конуса выноса. Ландшафт интенсивно освоен, естественная растительность (низинные леса) практически отсутствует. Здесь сосредоточена основная масса населения Белоканского района (населенные пункты - г. Белоканы, села Магамалар, Тюлю, Таллар и др.) и основные сельскохозяйственные плошали (посадки грецкого ореха, фундука, груши, тута, посевы кукурузы, табака), на которых выращиваются основные продукты питания для населения Белоканского района. Антропогенный характер, а также слабая изученность ландшафтов конусов выноса обуславливают наш особый к ним интерес. Почвенный покров представлен здесь лугово-лесными бескарбонатными, часто - глееватыми, освоенными почвами. На характер почвообразования существенное влияние оказывают уровень залегания грунтовых вод и механический состав отложений, на которых формируются почвы. В верхних частях конусов выноса и в их стержневой части отлагаются крупные фракции, вплоть до валунов и обломков скал: книзу происходит их утяжеление и в нижней части долины (транссупераквальный ландшафт) отлагаются мелкоземистые наносы. Обычно наносы неоднородны и состоят из слоев разного механического состава. Характерными чертами данных почв является серо-сизый тон, связанный с процессами оглеения, глубокое разрушение первичных минералов, оглиненность средней части профиля. Гумусовый горизонт имеет большую (до 40-60 см) мощность, содержание в нем гумуса - 3-7%. Гумус малорастворимый, прочно закрепленный, с высоким содержанием гуматов кальция (типа "муль"). Реакция почвы близка к нейтральной, максимальное значение рН=7,8 наблюдается в горизонте A¡Bg. Почвы отличаются высокой емкостью поглощения, отсутствием карбонатов и засоления. Значительная часть почв конусов выноса орошаемая. Поливные воды, берущиеся из рек южного склона, содержат большое количество взвешенных тонких

частиц, которые, оседая, образуют в течение каждого поливного периода слой молодых наносов. Отобранные нами поливные воды из притока р. Белоканчай гидрокарбонатные, с наличием ионов БОд2". сумма тяжелых металлов равна З.ОхН)"2 мг/л. Это подтверждает возможность поступления тяжелых металлов в орошаемые почвы с поливными водами.

Изменение условий миграции вещества (прежде всего, характера рельефа) в трансаккумулятивном ландшафте способствует аккумуляции здесь микроэлементов (Ккр1,=34.1: Кк2,п=27,0: Кк^и=5,0-, Ккл„=32,3) в больших количествах, чем в почвах элювиального и трансэлювиального ландшафтов. Содержание подвижных форм по сравнению горно-лесными бурыми почвами также выше: свинца - 38,5 мг/кг. цинка -152,0 мг/кг. меди - 83,4 мг/кг. что обусловлено общим увеличением количеств тяжелых металлов в лугово-лесных почвах. Таким образом, в данном ландшафте выделяется вторичный ореол рассеяния рудных элементов, приносимых, главным образом, из ландшафтов Кацдагского месторождения полиметаллов.

Транссуперакаальный ландшафт ^¡¡¡^) приурочен к окраинной части конуса выноса и Ш-й надпойменной террасе р. Алазань. которая почти полностью погребена отложениями конуса выноса. Почвы здесь формируются на мелкоземистых наносах более тяжелого механического состава, чем почвы трансаккумулятивного ландшафта конуса выноса - суглинистых. Грунтовые воды залегают на глубине 5-10 м. а в окраинных частях - 2-5 м. Местами наблюдаются зоны выклинивания грунтовых вод. где они выходят на поверхность и питают зарождающиеся здесь многочисленные ручьи "кара-су". Для почв транссупераквального ландшафта по сравнению с трансаккумулятивным характерна большая оглеенность, более тяжелый механический состав, меньшее количество включений гальки, гравия и дресвы. Так же. как в почвах предыдущего ландшафта, рудные элементы здесь активно концентрируются (КкРЬ=36.2: Кк7„=12.0: Кка„=19.2; КкСц=4.8).

Супераквальный ландшафт (5а1<)связан латеральным потоком вещества с элювиальным ландшафтом в меньшей степени, чем вышерасположенные ландшафты. Он выделяется в пределах 1-й надпойменной террасы и поймы р. Алазани. сложенной аллювиальными отложениями, на которых развиваются лугово-лесные карбонатные глееватые почвы. Естественная растительность отсутствует, ее место занимают фруктовые сады (яблоня, грецкий орех) и посевы кормовых трав. Почвы имеют нейтральную реакцию в верхнем горизонте (рН=б.8) и слабощелочную в нижней части профиля (рН=8.2), что обусловлено влиянием вод р. Алазани, имеющих гидрокарбонатный состав. Этим же обусловлена карбонатность (0,5° г, СО?) и признаки засоления в нижней части почвенной толши. Количество гумуса в горизонте А! С5''-о).

Несмотря на более легкий (супесчанный) механический состав почвы, микроэлементы также накапливаются в почвах супераквального ландшафта, но кларки концентрации большинства из них не столь высоки, а содержание рудных элементов ниже, чем в почвах конусов выноса.

Аккалышй ландшафт (Арусла р. Алазани является конечным звеном рассматриваемой каскадной системы. В донных отложениях илистого состава нами

были обнаружены максимальные для участка концентрации свинца (6000 мг/кг), цинка (4000 мг/кг). меди (4000 мг/кг) и серебра (8 мг/кг); превышение кларков литосферы - в 375, 48. 85. и 133 раза соответственно. Концентрации микроэлементов способствует высокая сорбционная емкость илистых отложений. Здесь также резко меняются условия миграции: с окислительных и окислительно-восстановительных - на восстановительные. Увеличивается щелочность среды: пщрокарбонатные воды р. Алазани имеют рН=9,0. Таким образом, аквальный ландшафт является в каскадной системе звеном, в наибольшей степени концентрирующим рудные элементы.

При анализе радиальной дифференциации микроэлементов в ландшафтах профиля II отмечается следующее. Дифференциация свинца контрастна во всех рассматриваемых почвах участка. Максимальные концентрации его отмечаются в верхних органогенных горизонтах почв, а также в тех горизонтах, где высоко содержание органических коллоидов, железисто-марганцевых соединений и глинистой фракции. Для серебра просматривается однородная картина радиальной дифференциации для всех почв: его активное накопление происходит, прежде всего, в гумусовых горизонтах, где оно образует комплексные соединения с гумусовым веществом почвы. Коэффициенты радиальной дифференциации серебра высоки -достигают 30 в лугово-лесных глееватых почвах. Радиальная дифференциация меди сильно контрастна в горно-лесных бурых почвах трансэлювиального ландшафта и лугово-лесных глееватых карбонатных освоенных почвах супераквального ландшафта. Она накапливается на биогенном барьере в гумусовом горизонте (Иси=7,5) и на карбонатном барьере в горизонте ВсаС (Кси=5.0). Цинк активно выносится из почв горной части профиля, чему способствует кислая среда почв, в которой элемент подвижен. Многими исследователями отмечалось, что распределение цинка в профиле почв контролируется, главным образом, его сорбцией окислами и гидроокислами железа, с которыми связано от 50 до 80" и его валового содержания (Зырин Н.Г., 1973, 1979). С выносом полуторных окислов вниз по профилю в кислой среде горных почв происходит и вынос цинка. В лугово-лесных почвах равнинной части участка цинк накапливается на восстановительном барьере в горизонте А|Вв (112п=3,0), на щелочном барьере в горизонтах Вса. ВСсп (1*2,,= 1,5) и пахотном горизонте (Я2П=5,0), чему способствует щелочная реакция почв, их глееватость, гуматный состав гумуса. Таким образом, рассматриваемые микроэлементы ведут себя по-разному в почвах участка:

- свинец в большей степени связан с глинистой фракцией, с соединениями марганца и железа и с органическим веществом почвы: в его закреплении в профиле почвы основную роль играют сорбционный и биогенный геохимические барьеры;

- цинк выносится из почв горной части и накапливается в почвах равнинной на щелочном, глеевом восстановительном и сорбционном барьерах. Миграция цинка в значительной степени связана с изменением щедочно-кислотных и окислительно-восстановительных условий почвы:

- в концентрации в почве меди и серебра основная роль принадлежит органическому веществу почвы. Помимо биогенного барьера для серебра имеет значение сорбционный барьер, а для меди - щелочной.

Для подвижных форм элементов наиболее ярко выражен биогенный барьер в горно-луговых, горно-лесных бурых почвах, а также сорбнионный барьер для свинца и цинка в лугово-лесных глееватых почвах.

4.1.2. Микроэлементы в "фоновых" ландшафтах (профиль 1-1', Закаталы)

Каскадная ландшафтно-геохимнческая система "фонового" участка по своей структуре сходна с системой участка Кацдагского месторождения, включает в себя основные звенья, подобные звеньям профиля П-1Г. Ландшафты участка развиваются на тех же породах, что и ландшафты месторождения. Вместе с тем, наблюдаются и некоторые отличия. К особенностям "фоновых" ландшафтов относится смещение границ вертикальных поясов вверх на 100-300 м, большее видовое разнообразие растительного покрова, меньшая антропогенная нагрузка на верхние звенья каскадной системы (меньший выпас скота, отсутствие горных разработок), менее кислая реакция почв "фонового" участка, иной набор культурных растений в сельскохозяйственных ландшафтах Алазанской долины.

Почвы "фонового" участка в среднем содержат несколько повышенные по сравнению с кларковыми количества цинка (Кк7п=1,5). близкие к кларковым - свинца и меди. Содержание в них данных микроэлементов значительно ниже, чем в почвах участка месторождения (свинца - в 51 раз. цинка - в 6 раз, меди - в 3 раза). Эта тенденция прослеживается для почв каждого выделенного ландшафта. Отмечается, что химический состав почв "фонового" участка в целом определяется составом пород -глинистых сланцев и песчаников средней и нижней юры. По содержанию тяжелых металлов "очбь» незначительно превосходят породы. Максимальные концентрации свинца, цинка и меди так же, как и для участка Кацдагского месторождения, отмечаются в лугово-лесных глееватых освоенных почвах транссупераквальпого ландшафта (17 мг/кг, 129 мг/кг и 53 мг/кг соответственно). Радиальная дифференциация микроэлементов слабоконтрастна во всех почвах участка, кроме лугово-лесных глееватых почв конуса выноса. Контрастные геохимические барьеры наблюдаются в горно-лесных бурых почвах для цинка (сорбционный) и в лугово-лесных глееватых почвах для свинца, цинка и меди (биогенный, сорбционный, глеевый). На характер радиальной миграции микроэлементов значительно влияет их латеральная миграция, а также неоднородность механического состава горных почв, затрудняющие выявление процессов, влияющих на перераспределение микроэлементов по профилю почв. При сравнении между собой аналогичных ландшафтов двух участков ("фонового" и участка Кацдагского месторождения) наиболее аномальным, с точки зрения высокого содержания в почвах рудных микроэлементов, является трансаккумулятивный ландшафт подгорной части конуса выноса рек Мазымчай и Белоканчай. Коэффициенты аномальности составляют здесь для свинца - 47.6 , для цинка - 13, для меди - 5,!. Содержание тяжелых металлов в почвах подчиненных сельскохозяйственных ландшафтов "фонового" участка ниже ПДК, в отличие от ландшафтов Кацдагского

месторождения, где отмечается превышение ПДК свинца в 9 раз, цинка в 17 раз, меди в 4 раза.

4.2. Микроэлементы в ландшафтах Кызылдеринского месторождения полиметаллов на карбонатных породах

Иное поведение микроэлементов наблюдается в ландшафтах Карачай-Кишчайского рудного района (восточная часть Белокано-Щекинской рудной зоны), одним из месторождений которого является Кызылдеринское месторождение в районе города Щеки, приуроченное к карбонатным породам верхней юры-мела (мергелям, сланцам, известнякам). Очевидно, что условия миграции микроэлементов здесь резко меняются. Микроэлементный состав карбонатных пород значительно отличается от состава глинистых сланцев. Содержание в них рудных элементов выше, чем в породах участка Кацдагското месторождения: свинца- в 2 раза, цинка- в 1.2 раза, меди- в 2 раза, серебра- в 16 раз. Ландшафтная структура профиля III в делом повторяет структуру профилей Г и II, однако, в связи с более засушливым климатом и иными почвообразующими породами, наблюдаются некоторые отличия, основным из которых является щелочная реакция всех почв участка, кроме горно-луговых.

Для данного участка так же, как для участка Кацдагского месторождения (профиль II), характерны, высокие концентрации в почвах свинца, цинка, меди и серебра. В среднем почвы профиля Ш-ПГ содержат 132,7 мг/кг свинца, 237,3 мг/кг цинка, 85,4 мг/кг меди и 0,29 мг/кг серебра. Таким образом, они в 2-10 раз богаче рудными элементами, чем почвы "фонового" участка, но уступают в 2-3 раза почвам участка Кацдагского месторождения, Содержание рудных элементов в почвах рассматриваемого участка выше, чем в породах. При этом максимальные количества меди отмечаются в горно-луговых почвах элювиального ландшафта (240 мг/кг), цинка -в горно-лесных бурых почвах трансэлювиального ландшафта (375 мг/кг), свинца и серебра - в лугово-лесных почвах трансаккумулятивного ландшафта (350 мг/кг и 1 мг/кг соответственно). Почвы ландшафтов нижних звеньев катены (транссупераквального, супераквального) обеднены рудными элементами по сравнению с почвами горного ряда, что резко отличается от распределения микроэлементов в почвах участка • Кацдагского месторождения. Количество подвижных форм элементов ниже в почвах профиля III, чем в почвах профиля II. Сильно контрастная радиальная дифференциация свойственна лишь цинку (R^^O,7-10,0), что обусловлено егс чувствительностью к изменению шелочно-кислотных условий (слабо-кислой среды нг щелочную). Менее контрастно в почвах распределен свинец (Rpt,=0,6-1,8). Для меди г серебра отмечается слабая контрастность миграции.

4.3. Латеральная дифференциация элементов в горных ландшафтах северо западного Азербайджана

При анализе латеральной дифференциации элементов в гетеролитных. системах какими являются каскадные системы трех рассматриваемых участков, возникаю-

значительные сложности, поскольку на собственно латеральную миграцию вещества здесь накладывается миграция вещества из других ландшафтов. Такие катены называются геохимически слабоподчиненными, при их изучении используют коэффициенты латеральной дифференциации (Т), отражающие общие тенденции латерального переноса вещества,

В ряду рассматриваемых ландшафтов "фонового" участка (профиль 1-Г) отмечается слабокоитрастная латеральная дифференциация свинца (ЬрЬ=0,9-1,8), цинка (Ь2п= 1,0-1,7) и меди (ЬСи=0,9-1,8) (рис. 2). Минимальные концентрации свинца и меди отмечаются в горно-лесных бурых почвах трансэлювиального ландшафта крутого склона, откуда они выносятся как с внутрипочвенным стоком, так и в результате механической миграции вещества. Аккумуляция свинца, цинка и меди происходит в лугово-лесных освоенных почвах трансаккумулятивного и транссупераквального ландшафтов конуса выноса, где происходит резкая смена условий миграции (пологий склон, восстановительная глеевая обстановка и слабо-щелочная реакция лугово-лесных почв вместо окислительной обстановки и слабокислой реакции горно-лесных почв выше расположенного ландшафта).

Латеральная дифференциация элементов в ряду геохимических ландшафтов участка Кацдагского месторождения (профиль П-1Г), в отличие от "фонового", ярко выражена (рис. 3). Наблюдается четкое деление профиля на две части: горную (элювиальный ландшафт вершины и трансэлювиальный - крутого южного склона) и равнинную (трансаккумулятивный и транссупераквальный ландшафты конуса выноса и супераквальный ландшафт террасы и поймы реки Алазань). Тяжелые металлы выносятся из почв горной части и накапливаются, образуя вторичные ореолы рассеяния, в почвах равнинных ландшафтов. Выносу элементов способствуют как транзитное положение ландшафтов южного крутого склона, так и кислая среда, окислительная обстановка горно-луговых и горно-лесных бурых почв, в которых большинство рассматриваемых элементов (особенно цинк) подвижны. Некоторое накопление в почвах трансэлювиального ландшафта меди и, серебра связано, по-видимому. с высоким (до 17%) содержанием в горно-лесных бурых почвах грубого гумуса, в результате чего эти элементы закрепляются на биогенном барьере (это отмечалось выше). В лугово-лесных почвах ландшафтов равнинной части профиля происходит аккумуляция микроэлементов (Ьрь-1,6-4,2: Ь£П=5,0-5,2; Ьдг=4,4-5.0). Накопление металлов происходит в результате следующих причин. Во-первых, бурые горно-лесные почвы трансэлювиального ландшафта с кислой реакцией сменяются ниже по склону лугово-лесными глееватыми почвами с нейтральной и слабощелочной реакцией, в которой резко снижается подвижность цинка, меди и серебра, и происходит их осаждение на щелочном барьере. Во-вторых, окислительные условия почв меняются на восстановительные (особенно явно это выражено в местах выхода на поверхность сазовых вод), поэтому в лугово-лесных глееватых почвах существует восстановительный барьер для РЬ, Си, Ад. Наконец, механический привнос материала, обогащенного рудными элементами, из элювиального ландшафта, где непосредственно расположено Кацдагское месторождение, и его переотложение в

Ьысотл,* 220С

РЬ Ш У///АХ//Л (7^74

2л %///Л'//А ..

Си. Х////У//Л

22'Лт/А-.УЖИ

[..¡г&а

Условные обозначения-. ч

<5 ^

■и«

¿б

ШШАШ,

VV V

(8

43 1ФФ ууТ"!*2!*»** гз^^Н.^И- А * |гб[7»шПг71

Коренные породы: 1 - глинистые сланцы и песчаники (11-12)' 2 - сланцевые известняки, мергели (.^-К). Почвообразующие породы. 3 - элювий, делювий коренных пород: 4 - аллювиально-пролювиальные отложения (а - валунисто-щебнистые, б -суглинисто-щебнистые); 5 - аллювиальные отложения (а - высоких пойм и террас, б -средних и низких пойм рек Алазани и Агричая). Почвы. 6 - горно-луговые дерновые; 7 -горно-лесные бурые (б - здесь и ниже обозначения карбонатности почв); 8 - лугово-лесные; 9 - лугово-лесные глееватые; 10 - дерновые аллювиальные карбонатные. Растительные ассоциации (естественные): 11 - субальпийские (а - злаково-разнотравные, б - разнотравно-злаковые); 12 - грабово-буково-кизиловая; 13 - грабово-буково-фундуковая; 14 - грабово-фундуковая; 15 - дубово-грабово-кизиловая; 16 -злаково-разнотравная пойменная. Сельскохозяйственные посадки и посевы. 17 -фундука, грецкого ореха; 18 - яблони, сливы; 19 - тута; 20 - розы: 21 - табака; 22 -кукурузы; 23 - винограда; 24 - пшеницы: 25 - кормовых трав; 26 - лука, чеснока; 27 -подсолнечника.

Рис. 2. Латеральная дифференциация микроэлементов в системе теохимических ландшафтов профиля 1-Г

Рис. 3. Латеральная дифференциация микроэлементов в системе геохимических ландшафтов профиля Н-1Г. Условные обозначения - см. рис. 2.

ландшафтах конуса выноса служит, на наш взгляд, основной причиной резкой • латеральной дифференциации элементов. Следует отметить, что миграция элементов усиливается в результате хозяйственной деятельности человека: разработки месторождения и вырубки лесов. Латеральная дифференциация подвижных форм микроэлементов (солянокислая вытяжка) повторяет распределение валовых форм, но с более контрастными значениями коэффициентов латеральной дифференциации (LPb=l,0-4,3; 1^,1=1,0-14,2; Lcu=l,0-17,9). В донных отложениях илистого состава аквального ландшафта русла реки Алазани происходит наиболее интенсивная в ряду ландшафтов аккумуляция тяжелых металлов. Коэффициенты латеральной дифференциации микроэлементов в донных отложениях очень высоки: Lpj,= 18,5; ^Zn= i 7,2; LCu=77,0; Ьд?=33.3. Это подтверждает существование латерального переноса вещества из автономного ландшафта в подчиненные, конечным звеном которых является аквальный ландшафт русла реки Алазани.

Распределение микроэлементов в ряду геохимических ландшафтов участка месторождения Кызылдере (профиль Ш-ПГ) на карбонатных породах резко отличается от их распределения в ландшафтах двух выше описанных участков (рис. 4). Накопление элементов (Pb, Zn, Си, Ag) происходит здесь в почвах ландшафтов горной части профиля (элювиальном, трансэлювиальном, а также трансаккумулятивном ландшафте конуса выноса). Поскольку горно-лесные бурые карбонатные почвы трансэлювиального ландшафта имеют слабощелочную реакцию, подвижность Pb, Zn, Си и Ag в них резко снижается, и основная часть микроэлементов аккумулируется уже в ландшафтах горной части профиля на щелочном барьере. Аналогичный характер распределения свойственен и подвижным формам этих элементов. Транссупераквальный ландшафт нижней части конуса выноса и супераквальный ландшафт поймы реки Агричай обеднены микроэлементами по сравнению с ландшафтами горной части (Lpb=0,4; LZn=0,7-l, 1; LCu=0,l; LAg=0,2). Следовательно, образования вторичных ореолов рассеяния рудных элементов в ландшафтах долины не происходит. Напротив, мы наблюдаем естественный щелочной геохимический барьер в почвах горных ландшафтов, который защищает подчиненные сельскохозяйственные ландшафты долины от поступления избыточных количеств рудных элементов с месторождения Кызылдере (содержание в них тяжелых металлов не превышает ПДК).

5. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В РАСТЕНИЯХ

Результаты определения микроэлементов в растениях изучаемой территории показали значительный диапазон уровней концентрации элементов (Pb. Zn, Си, Ag) в различных видах и органах растений, причем, верхний и нижний пределы колебаний различаются между собой на один-два порядка. Особенностью района исследования является то, что в культурных растениях элементы концентрируются в меньших количествах, чем в дикорастущих. Особенно активно, независимо от содержания элементов в почве, накапливают элементы мхи (Phacovitrium canescens, Grimma

5ыссгга7м

2ТО0

рь тШША„„

ъ. ш.

'УДШ Т7ТАМ7Л

ТТ7Л

* - в скобках даны коэффициенты латеральной дифференциации подвижных форм элементов (вытяжка НС! 1Н.)

Рис. 4. Латеральная дифференциация микроэлементов в системе геохимических ландшафтов профиля Ш-ПГ. Условные обозначения - см. рис. 2.

йевр^еш, БсЫзМшт сопГепа!). Менее активно накапливаются тяжелые металлы в древесных породах(дуб. бук, граб). В травянистых растениях и кустарниках содержание микроэлементов наименьшее.

Растения "фонового" участка (профиль 1-Г) по содержанию меди и свинца близки к среднему составу наземных растений (по А.И. Перельману, 1966). Цинк обнаруживается лишь в золе мхов и лишайников, зерен кукурузы. Содержание серебра ниже порога чувствительности во всех проанализированных образцах.

Растения участка Кацдагского месторождения (профиль И-1Г) по сравнению с растениями "фонового" участка содержат большие количества свинца - в 2-10 раз, цинка - в 2-3 раза и серебра. Содержание меди выше в растениях "фонового" участка. Не наблюдается прямой корреляции между содержанием свинца, цинка, меди и серебра в почвах и золе растений. По-видимому, растения участка месторождения поглощают указанные микроэлементы по барьерному типу (Ковалевский А.Л., 1974). Исключение составляют мхи и лишайники, которые поглощают тяжелые металлы по безбарьерному типу: наблюдается прямая зависимость между содержанием их в почве и золе растений. Известно, что химический состав растений отражает в целом состав среды роста, однако, растения обладают большими возможностями адаптации к изменению химических свойств среды. Важным механизмом, обуславливающим устойчивость растений в условиях избыточного содержания в среде элементов, является их избирательная способность поглощения микроэлементов, регулирование растением аккумуляции элементов на уровне организма, различных органов, тканей и т.д. (Виноградов А.П.. 1957: Зырин Н.Г., 1968,1979: Садовникова Л.К., Зырин Н.Г., 1985; Ковальский В.В., 1976. 1982: Малюга Д.П., 1963: Школьник М.Я., 1974: Якушевская И.Я., 1973: Кабата-Пендиас А., Пендиас X., 1989 и др.). Наличием у растений избирательной способности можно объяснить столь невысокие значения коэффициентов биологического поглощения тяжелых металлов (для большинства растений Ах<1). Отмечается, что содержание микроэлементов в растениях в большей степени коррелирует с содержанием в почвах подвижных форм, чем валовых.

При сравнении между собой содержания микроэлементов в золе растений участков месторождений на глинистых сланцах (профиль П-1Г) и на карбонатных породах (профиль Ш-НГ) отмечается следующее. Уровни концентрации свинца в растениях рассматриваемых участков различаются незначительно, вне зависимости от содержания его в почвах. По содержанию меди, серебра и, особенно, цинка растения участка на карбонатных породах значительно превосходят растения участков на глинистых сланцах.

Эта закономерность прослеживается как для культурных, так и для дикорастущих видов. При этом отсутствует корреляция между содержанием микроэлементов в растениях и содержанием как их валовых, так и подвижных форм в почвах. Объяснить эту особенность в настоящий момент не представляется возможным, для этого необходимо более тщательное изучение ландшафтов на карбонатных породах.

Интерес представляют видовые особенности концентрации микроэлементов растениями. Так, растениями-концентраторами свинца являются мхи, из древесных пород - бук, дуб и граб (ветки), из кустарников - роза (ветки)- Цинк накапливают дуб, бук, фундук и роза (ветки), среди культурных растений - чеснок (плоды). Медь интенсивнее концентрируется в травянистом ярусе (осоки, папоротники), из культурных растений - в кукурузе. Наибольшее содержание серебра отмечается также, главным образом, в травянистых растениях (душица, папоротники). Среди культурных растений концентрация серебра характерна для кукурузы, лука, чеснока. По-разному происходит накопление микроэлементов различными органами растений. В древесных растениях свинец и цинк преимущественно накапливаются в ветках, а серебро - в листьях. Содержание в листьях и ветках меди примерно одинаково, но меньше, чем в коре. В травянистых растениях накопление меди и цинка значительно в надземных частях (листья, стебель), свинца и серебра - в подземных (плоды лука, чеснока). Внушает опасения концентрация тяжелых металлов в культурных растениях сельскохозяйственных ландшафтов конуса выноса аномального участка (цинка - в чесноке, кукурузе: меди - в кукурузе: серебра - в луке, чесноке, кукурузе). Поскольку культурные растения являются основными продуктами питания населения Белоканского района, тяжелые металлы, в них накапливающиеся, могут поступать в организм человека по пишевым цепям, накапливаться там и вызывать различные негативные последствия (в частности, повышенный уровень заболеваемости населения). Вероятность этого повышается также потому, что общий уровень содержания тяжелых металлов (свинца, цинка, серебра) в растениях аномального участка в несколько раз выше по сравнению с "фоновым".

6. ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В СВЯЗИ С СОДЕРЖАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СРЕДЕ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

При сделке экологической обстановки различных территорий одним из важнейших показателей, отражающих состояние экосистемы, является здоровье человека. В ходе эпидемиологических исследований, которые являлись составной частью изучения экологической ситуации в северо-западном Азербайджане, особое внимание было обращено на те заболевания, которые могут быть вызваны воздействием тяжелых металлов, содержащихся в компонентах окружающей среды (воде, продуктах питания, почвах, воздухе), т.е. заболевания биогеохимической природы (микроэлементозы) (Авцын А.И. и соавт., 1991. 1993; Ковальский В.В.. 1974; Ноздрюхина Л.Р., 1977 и др.). При оценке возможности возникновения заболеваний следует учитывать геохимическую среду, особенности пищевых цепей, физиологические особенности организма, способность его адаптироваться к среде и т.д. Изменения в организме человека часто не проявляются морфологически, но ведут к различным ' генетическим отклонениям и, следовательно, могут проявляться в следующих поколениях. В биогеохимических провинциях поэтому следует тщательно выявлять все

изменения в организме человека, сигнализирующие о нарушении баланса между ним и окружающей средой, искать и обосновывать связи между состоянием среды и здоровьем человека.

С этой целью была проанализирована заболеваемость населения двух районов-Закатальского. находящегося в условиях геохимического "фона", и Белоканского, аномального с точки зрения содержания тяжелых металлов в геохимических ландшафтах. При изучении интенсивных показателей заболеваемости населения двух районов наблюдается (по убыванию) следующий ряд: болезни органов кровообращения > болезни органов дыхания > болезни органов пищеварения > болезни эндокринной системы > болезни мочеполовой системы > болезни костно-мышечной системы и соединительных тканей (рис. 5). При этом уровень заболеваемости населения Белоканского района по всем перечисленным группам болезней выше, чем населения Закатальского района. Особенно ярко различаются данные по болезням органов дыхания и мочеполовой системы (в 3,2 раза), органов пищеварения (в 1,8 раза) и системы кровообращения (в 1,7 раза). У населения Белоканского района по сравнению с "фоновым" выше уровень заболеваемости гипертонией - в 2 раза, ревматизмом - в 3.7 раза, ревматоидным артритом - в 1,5 раза, нефритом - в 2 раза.

6000 5000

5 4000

в-

= 3000

о

2000 1000 0

7

1. Болезни системы кровообращения

2. Болезни органов дыхания

3. Болезни органов пищеварения

4. Болезни эндокринной системы

5. Болезни мочеполовой системы

6. Болезни костномышечной системы

7. Закатальский (фоновый) район

8. Белоканский район

Рис. 5. Заболеваемость населения Белоканского и Закатальского районов по некоторым группам болезней в интенсивных показателях (п/100000 чел.)

Уровень заболеваемости детского населения Белоканского района (в возрасте до 14 лет) по многим болезням выше, чем в "фоновом" районе. Особенно следует выделить повышенный уровень заболеваемости ревматизмом и хроническими ревматическими болезнями сердца - в 2 - 2.8 раза: хроническими болезнями миндалин и аденоидов - в 4 раза; нефритом, нефротическим синдромом, нефрозом - в 3 раза: ревматоидным артритом - в 7.5 раза. Наиболее тревожным сигналом является более высокий (в 2 раза) уровень врожденных аномалий сердца и системы кровообращения у детей Белоканского района, поскольку это свидетельствует о глубоких изменениях, происходящих в организме ребенка уже в период внутриутробного развития.

Несмотря на то, что уровни онкозаболеваемости в Белоканском и Закатальском районах приблизительно равны и ниже среднего по России (296,5°оо). обращают на себя внимание различия в структуре онкозаболеваемости. Так, для большинства регионов России в структуре онкозаболеваемости преобладает рак трахеи, легкого, затем -желудка, кожи, прямой кишки, и. наконец, пищевода. В Закатальском районе (по убыванию) - рак органов дыхания, желудка, пищевода, рак кожи и прямой кишки. Иная структура характерна для Белоканского района (по убыванию): рак желудка, пищевода, рак органов дыхания, кожи и прямой кишки. Таким образом, удельный вес заболеваний, связанных с органами пищеварения (рак желудка и пищевода), значительно выше, чем в "фоновом" Закатальском районе (22,8%) и в целом по России (16,3" о), и составляет 40% от всех видов злокачественных новообразований. В Белоканском районе велика доля больных в возрасте до 50 лет (39,1° о) (в Закатальском - 21° о), велико количество онкозаболеваний в самой младшей возрастной группе (возраст больных до 30 лет) - 9.5% (в Закатальском районе - 2,5° о). Такое распределение онкозаболеваемости по возрасту не характерно для большинства регионов России, где максимальное количество заболеваний отмечается в старшей возрастной группе (возраст больных более 70 лет), в го время, как на первые три группы (до 50 лет), где сосредоточено самое активное, трудоспособное население, приходится чуть более 10% всех заболеваний.

Анализируя полученные результаты по заболеваемости населения региона и сопоставляя их с литературными данными, мы пришли к выводу, что некоторые заболевания могут иметь биогеохимическое происхождение. В частности, повышенный уровень заболеваний системы кровообращения у населения Белоканского района может быть связан с избыточным содержанием в почвах ландшафтов конусов выноса меди, свинца я цинка. В этиологии ревматизма определенную роль может играть избыток меди, а в этиологии гипертонической болезни - цинка. Избыток меди также, вероятно, способствует возникновению заболеваний органов дыхания (бронхиальная астма) и органов пищеварения, поскольку выводится медь через стенки кишечника и поджелудочную железу. Известно, что избыток свинца может играть роль в этиологии болезней органов пищеварения и органов дыхания. К сожалению, низкий уровень медицинского обслуживания и недостаток развития медицинской статистики в изученном регионе не позволили нам рассмотреть заболеваемость более детально. Хотя мы не располагаем данными о заболеваемости центральной нервной системы, можно

предположить, что уровень заболеваемости данными болезнями будет значительно выше у населения Белоканского района, чем "фонового" Закатальского, в связи с высоким содержанием в ландшафтах первого свинца. Повышенный уровень онкозаболеваемости в Белоканском районе можно связать с высоким содержанием в среде свинца, цинка и меди, спобных провоцировать злокачественные новообразования. С этим связано также и большое число таких заболеваний, как гастрит, некоторых болезней органов дыхания, которые, по мнению специалистов, относятся к предраковым состояниям. Общий высокий уровень болезней органов пищеварения дает основание предполагать, что поступление тяжелых металлов в организм человека исследованного региона осуществляется, в основном, через желудочно-кишечный тракт. Таким образом, металлы, поступая в организм с питьевыми водами, продуктами питания и с мельчайшими частицами пыли (через легкие), по-видимому, вызывают ответную реакцию, проявляющуюся в виде повышенного уровня заболеваемости населения Белоканского района.

Таким образом, результаты проведенных в северо-западном Азербайджане исследований дают нам основание выделить территорию конусов выноса участка Кацдагского месторождения (Белоканский район) как биогеохимическую провинцию с повышенным содержанием в окружающей среде тяжелых металлов и высоким, по сравнению с "фоновым" районом, уровнем заболеваемости населения.

Согласно разработанным Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации критериям оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия (1992). изученную нами территорию конуса выноса Белоканского района можно отнести к зоне чрезвычайной экологической ситуации. Основанием для этого является:

1) превышение в почвах ПДК свинца (химическое вещество 2-го класса опасности) - в 9 раз (критерий - 5-10 раз), цинка (химическое вещество 4-го класса опасности) - в 17 раз (критерий - 10-20 раз);

2) изменение заболеваемости детей и взрослых; наблюдается увеличение заболеваемости по отдельным нозологическим формам в 1,5-2 раза и более (критерий -1,5-2 раза), изменение структуры заболеваемости.

Начавшаяся разработка Кацдагского месторождения, несомненно, приведет к усилению миграции микроэлементов и металлов в подчиненные сельскохозяйственные ландшафты, и на природную биогеохимическую провинцию наложатся процессы техногенеза. В результате этого концентрация тяжелых металлов в почвах, растениях, питьевых водах увеличится, а значит, увеличится и в организме человека. Следовательно, можно прогнозировать дальнейший рост заболеваемости населения Белоканского района (прежде всего, увеличение числа болезней органов пищеварения, дыхания, системы кровообращения, периферической нервной системы), если не будут приняты экстренные меры (систематическое наблюдение за состоянием здоровья населения, контроль за качеством питьевой воды и продуктов питания и т.д.).

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Основным фактором, определяющим характер дифференциации микроэлементов в каскадных системах геохимических ландшафтов северо-западного Азербайджана, является литогеохимическая специализация пород:

а) в "фоновых" ландшафтах, формирующихся на бескарбонатных глинистых сланцах и песчаниках нижней-средней юры латеральная дифференциация РЬ, ¿п, Си слабоконтрастна. Наблюдается их вынос из почв автономного и транзитных ландшафтов и накопление в подчиненных ландшафтах конусов выноса;

б) в ряду ландшафтов, развивающихся на тех же породах, но в условиях геохимической аномалии, связанной с Кацдагским месторождением, наблюдается интенсивная миграция микроэлементов (РЬ, Си. Ag) из автономных ландшафтов в подчиненные трансаккумулятивный и транссупераквальный ландшафты конуса выноса, супераквальный ландшафт террасы и поймы р. Алазань с образованием там вторичных ореолов рассеяния микроэлементов:

в) распределение микроэлементов в ландшафтах участка месторождения Кызылдере, формирующихся на карбонатных породах (сланцевых известняках, мергелях верхней юры-мела), происходит иначе. Максимальные содержания микроэлементов отмечаются в горно-луговых почвах элювиального ландшафта, горнолесных бурых карбонатных трансэлювиального, а также лугово-лесных карбонатных почвах транссупераквального ландшафта верхней части конуса выноса, где они концентрируются на щелочном барьере. Поэтому почвы сельскохозяйственных ландшафта ((уатх-унераквального и супераквального) не обогащаются тяжелыми металлами с месторождения Кызылдере.

2. В поведении тяжелых металлов в почвах северо-западного Азербайджана отмечаются следующие черты. Свинец в большей степени связан с глинистой фракцией, соединениями марганца и железа, а также с органическим веществом почвы. В его закреплении в почвах основную роль играют сорбционный, глеевый восстановительный и биогенный барьеры. Миграция цинка в значительной степени связана с изменением шелочно-кислотных и окислительно-восстановительных условий почвы. Наиболее значительны для него щелочной, глеевый восстановительный и сорбционный барьеры. В концентрации в почве меди и серебра основная роль принадлежит органическому веществу почвы. Помимо биогенного барьера для серебра имеет значение сорбционный. а для меди - щелочной барьер.

3. Для исследованной территории наиболее ярко выраженной кумулирующей металлы системой в цепи "порода-почва-растение" является почва. Между содержанием тяжелых металлов в почвах и в растениях не наблюдается четкой корреляции. Растения избирательно поглощают микроэлементы, содержание в них РЬ, Zn, Си и дифференцировано по ярусам, видам и органам растений.

4. Подчиненные ландшафты конусов выноса, террасы и поймы р. Алазань на участке Кацдагского месторождения представляют собой биогеохимическую провинцию, где:

а) содержание в почвах тяжелых металлов превышает как их содержание в почвах "фоновых" ландшафтов (КаРЬ=34,0-47,6; Ка2„=7,7-13,0; КаСи=3,8-5,1), так и ПДК (свинца - в 9 раз, цинка - в 17 раз, меди - в 4 раза);

б) отмечаются повышенные концентрации тяжелых металлов в культурных растениях (лук. чеснок, кукуруза) и питьевых водах;

в) повышен уровень заболеваемости населения по сравнению с "фоновым" районом болезнями органов пищеварения, дыхания, системы кровообращения, онкозаболеваемости (рак пищевода, желудка, прямой кишки). Помимо этого наблюдается изменение возрастной структуры онкозаболеваемости в сторону ее "омоложения" и увеличение общей детской заболеваемости по отдельным нозологическим формам в 1.5-3 раза.

5. Территория биогеохимической провинции согласно критериям, рекомендованным Министерством охраны окружающей среды природных ресурсов РФ. относится к зоне чрезвычайной экологической ситуации. Поэтому дальнейшая разработка Кацдагского месторождения экологически опасна и может повлечь за собой дальнейший рост заболеваемости населения, проживающего на указанной территории.

В связи с этим предлагается провести всестороннюю экологическую экспертизу района исследований, а также установить систематический контроль за содержанием тяжелых металлов в почвах, водах и продуктах питания населения биогеохимической провинции. Медицинским учреждениям следует установить наблюдение за состоянием здоровья населения Белоканского района, уделяя особое внимание диагностике и лечению заболеваний, непосредственно связанных с избыточным содержанием тяжелых металлов в окружающей среде.

Опираясь на результаты исследований (характер миграции микроэлементов в ландшафтах, формирующихся на карбонатных породах) следует разработать технологию создания искусственных карбонатных барьеров с целью предотвращения процессов накопления тяжелых металлов в сельскохозяйственных ландшафтах территории.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

. 1. Геохимия микроэлементов в ландшафтах Белокано-Щекинской рудной зоны (в связи с формированием биогеохимической провинции). Вестник МГУ. Сер. география.

Л/С ч^о £а ^ / ЯИНИт), //с.

2. О некоторых особенностях ландшафтов северо-западного Азербайджана (Белокано-Щекинская зона). Вестник МГУ. Сер. география, № 4, 1992^ г. (депонировано в ВИНИТИ). /V Ч-ОГ от ■ 03. ЗЦ . 6с.