Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Аэротехногенная трансформация почв Европейского субарктического региона
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "Аэротехногенная трансформация почв Европейского субарктического региона"
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
КАШУЛИНА Галина Михайловна
АЭРОТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ ЕВРОПЕЙСКОГО СУБАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА
Специальность 03.00.27 - почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Санкт-Петербург
2003
Работа выполнена в Полярно-альпийском ботаническом саду-инстшугс Кольского научного центра РАН
Научный консультант'.
Апарин Борис Федорович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Официальные оппоненты:
Мотузова Галина Васильевна, доктор биологических наук, профессор
Капель кипа Людмила Павловна, доктор биологических наук
Чуков Серафим Николаевич, доктор биолопнеских наук, профессор
Ведущая организация:
Институт леса Карельского научного центра РАН
Защита диссертации состоится 2 октября 2003 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.232.32 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034 г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, биолого-почвенный факультет, кафедра ботаники, ауд. № 1. Факс: (512) 328 9?
С диссертацией • библиотеке им. A.M. Горького Санкт-
Петербургского »осударчвенного ум:*... - ?та.
Автореферат разослан "j2/ " я г.
Ученый секрс^ь диссертационного совета, доктор биологических наук, доцент
В Н. Никитина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. Кольский полуостров является одним из самых индустриально развитых субарктических регионов в мире. Мощные горнодобывающие и рудно-перерабатывающие предприятия, среди которых медно-ннкелевые комбинаты "Североникель" и "Печен ганикель" известны как одни кз самых крупных в мире источников выбросов SO; и тяжелых металлов, на протяжении нескольких десятилетий оказывают интенсивное воздействие на субарктическую природу региона, загрязняя и разрушая экосистемы (Крючков, Макарова, 1989; Влияние промышленного..., 1990; Лесные экосистемы.,., 1990; Чертов и др., 1990; Лукина, Никонов, 1996; Кислые осадки..., 1999; Экологический атлас..., 1999; Kozlov et al., 1993; Aamlid et al., 1995; Tikkanen, Niemela, 1995; Reimann et al., 1998a; Ruhling, Steinnes, 1998). По данным комплексного крупномасштабного обследования в окружающей среде региона были обнаружены повышенные концентрации более чем 50 элементов (Reimann et al., 1998а). Благодаря большим объемам выбросов и достаточно большой длительности жизни в атмосфере многие загрязняющие вещества переносятся атмосферными потоками на сотни и тысячи километров от источников выбросов, создавая экологические проблемы на огромной территории (Tuovmen et al., 1993; Sivcrtsen, 1996; Arctic pollution..., 1997). Практически вся западная часть Кольского полуострова, Финская Лапландия и соседняя территория Норвегии находится под воздействием выбросов загрязняющих веществ от промышленных предприятий, расположенных на Кольском полуострове. Деградация почв, в том числе в результате аэротехногенного загрязнения, является одной из острейших экологических проблем в мире (Добровольский, Гришина, 1985; Добровольский и др., 1985; Soil survey..., 1991). Учитывая особо важную роль почв в функционировании экосистем и ландшафтов (Добровольский, Никитин, 1990; Карпачевский, 1993), комплексная оценка степени и масштабов аэротехногенной трансформации почв под воздействием промышленных предприятий Кольского полуострова является очень актуальной теоретической и практической задачей.
Цели и задачи исследований Главной целью работы является комплексная оценка характера, степени и масштабов аэротехногенной трансформации свойств почв крупного индустриального субарктического региона, с учетом всех возможных последствий как прямого, так и косвенного воздействия выбросов большого спектра (более 30) элементов на фоне геологической, геоморфологической и биоклиматической неоднородности территории.
В процессе исследований были поставлены следующие задачи:
ЦНБ МСХА фонд научной лита
1Ы
1. Выявить основные природные факторы, оказывающие влияние на поведение и географическое распространение 27 элементов в почвах и ландшафтах региона в естественных условиях,
2. Охарактеризовать факторы как прямого, так и косвенного воздействия аэротехногенных выбросов на почвы в регионе. ' ■
3. Сформулировать основные принципы определения фоновых концентраций элементов дня крупного индустриального региона, характеризующегося значительным пространственным варьированием природных условий (типа коренных пород, четвертичных отложений, геоморфологии, климата, растительности и химического состава атмосферных осадков).
4. Разработать критерии оценки токсичного или дефицитного уровня содержания элементов в почве для конкретного региона и для всего спектра определенных элементов.
5. Оценить степень и масштабы изменения свойств почв в регионе под воздействием аэротехногенного загрязнения по следующим параметрам: фундаментальным свойствам почв (морфологии, содержания и состава гумуса, а также емкости катион но го обмена); контрастности и размерам аэротехногенных геохимических аномалий для всех загрязняющих элементов; кислотному состоянию почв (рН, подвижные Са, М§, N3, К, А1); токсичному уровню элементов; питательному статусу почв.
6. Оценить состояние наземных экосистем в регионе и выявить роль аэротехногенно обусловленных изменений свойств почв в разрушении наземных экосистем.
Научная новизна работы. Разработана концепция комплексной оценки состояния почв крупного индустриально развитого региона, учитывающая все основные последствия как прямого, так н косвенного воздействия выбросов большого спектра элементов (более 30) на фоне геологической, геоморфологической,, н биоклиматической неоднородности территории. Выявлены особенности поведения 27 редких - и микроэлементов в процессе подзолообразования в естественных условиях. Описано явление частичного гомеостаза химического состава основных горизонтов почв. Выявлена зависимость фоновых концентраций большого спектра элементов в верхнем органогенном горизонте почв от географического положения местности. Оценены контрастность и масштабы аэротехноленных аномалий в почвах. Показано, что окружающая среда региона находится под влиянием перекрывающегося воздействия всех промышленных предприятий. Показано, что уровень поступления основных' катионов в индустриальной части территории достаточен для поддержания кислотного статуса почв на уровне, даже превосходящем фоновые условия, несмотря на присутствие одних из
самых крупных » мире.-источников закисляющих веществ. Оиенен вклад аэротехногенного преобразования почв на состояние экосистем в регионе и предложен механизм разрушения наземных экосистем.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Поведение большинства элементов в профиле подзолов в естественных условиях зависит от их содержания в почвообразуютцем материале (явление частичного гомеосша химического состава почв).
2. Содержание многих химических элементов в верхнем органогенном горизонте подзолов в естественных условиях зависит от географического положения местности и определяется совокупным воздействием прямого и косвенного воздействия биоклиматического и морского факторов.
3. За исключением локальной зоны комбината "Североникель" выпадения основных катионов {антропогенного и природного морского происхождения) превышают выпадения анионов сильных минеральных кислот, вызывая снижение кислотности верхнего органогенного горизонта подзолов на территории, находящейся под воздействием индустриальных выбросов по сравнению с фоновой территорией.
4. Только главные металлы-загрязнители {№ и С«) могут участвовать в повреждении фитоценоза через их накопление в почвах во всем спектре повреждения экосистем (от полного до скрытого). Все другие элементы, могут участвовать только на более поздних стадиях разрушения экосистем, причем совместно с косвенным воздействием загрязнения за счет разрушения мохово-лишайникового покрова и нарушения более жизненно важных параметров -водного н температурного режимов.
Практическая значимость. Разработана методика унифицированной качественной оценки состояния экосистем при проведении исследований достаточно крупных регионов, в пределах которых происходит смена зон растительности в результате большой широтной протяженности территории и наличия крупных горных массивов. Сформулированы принципы определения фоновых значений для выделения антропогенного вклада в уровни концентрации элемента в почве для исследования крупных регионов, соизмеримых с масштабами распределения выбросов. Оценены степень и масштабы аэротехногенно обусловленных изменений свойств почв. Учитывая перекрывание выбросов от различных геохимически разнородных предприятий между собой и с морским» аэрозолями, решение экологических проблем в регионе необходимо проводить' на комплексной региональной основе. Данные диссертации широко использовались в лекционном курсе по экологическому почвоведению для студентов геоэкологов МГТУ, а также при выполнении курсовых работ студентами.
Апробация работы. Основные положения работа были доложены и обсуждены на следующих научных конференциях: Научно-техническая конференция "Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны СССР" (Москва, ВДНХ, 1990); 2nd International Symposium on Environmental Geochemistry (Uppsala, Sweden, 1991); Symposium on the State of the Environment and Environmental Monitoring in Northern Fennoskandia and the Kola Peninsula. (Rovaniemi, Finland, 1992); Contaminated Soils - Third International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements (Paris, France, 1995); 5th International Conference on Acidic Deposition (Gothenburg, Sweden, 1995); First International Conference on Contaminants and the Soil Environment (Adelaide, Australia, 1996); Third International Barents Symposium "Environment in the Barents Region" (Kirkenes, Norway, 1996); 6 National Seminar on Hydrogeology and Ecogcochemistry (Trondheim, Norway, 1996); 22 Nordic Geological Winter Meeting (Turku, Finland, 1996); Environmental and legislative uses of regional geochemical baseline data for sustainable development, A BGS-AEG Regional Geochemistry Workshop (Keyworth, 1996); Environmental pollution in the Arctic. The AMAP International Symposium (Tromso, Norway, 1997); Nitrogen, The confer-N-s (The Netherlands, 1998); Всероссийское совещание и выездная научная сессия "Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия" (Апатиты, 1998); 9 National Seminar on Hydrogeology and Ecogeochemistry (Trondheim, Norway, 2000); Six International Nickel Conference (Murmansk, Russia, 2002).
Публикации. Основные результаты исследования по теме диссертации опубликованы в 78 работах, в том числе в 2 монографиях и в 22 статьях в зарубежных цитируемых журналах.
Личнын вклад автора в разработку проблемы. Диссертация является самостоятельной, законченной научно-исследовательской работой, опирающейся на полученные лично автором или с ее участием результаты, а также на обобщение литературных данных. Основой диссертации являются материалы, собранные в ходе работ по плановым тематикам НИР Лаборатории охраны природы (1978-1989 гт.), Института проблем промышленной экологии Севера (1989-2000 гг.) и Полярно-альпийского ботанического сада-института (с 2000 г.) Кольского научного центра РАН, а также по международному проекту "Экогеохимия Кольского полуострова" (1994-1996 гг.).
Структура н объем работы. Диссертация представлена в виде опубликованной монографин. Монография состоит из введения, 8 глав, заключения и списка литературы. В конце каждой главы сформулированы основные теоретически и практически значимые положения выполненной работы. В заключение всей работы приводится авторская концепция комплексной оиенкн состояния почв крупного индустриально-развитого
региона. Список цитированной литературы включает 34S наименований, в том числе 200 на иностранных языках. Общий объем монографии 392 страниц, в том числе 125 рисунков и 27 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. АЭРОТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ
Аэротехногенные выбросы в мире для многих элементов стали сопоставимы или даже превосходят естественные источники выбросов (Бсрлянд, 1975; Nriagu, 1979; Расупа, 1986; Израэль, Ровииский, 1991; Graedel et al., 1995). Все выбрасываемые в атмосферу вещества, в конечном итоге, оказываются в почве, вызывая разнообразные негативные изменения в состоянии этого важного для экосистем и ландшафтов природного компонента. С закисляюшнми компонентами выбросов (S02> NO,) связывают повышение кислотности почв, обеднение основными катионами н мобилизацию токсичных элементов (Ulrich, 1983; Израэль и др., 1989; Sverdnip, Warfvinge, 1993; Galloway, 1995). Многие загрязняющие элементы (As, Çd, Hg, Pb, Сг, V и лр.) способны накапливаться в почве, при этом их концентрации могут достигать токсичных для растений и почвенных органтомов уровней (Большаков, Гальнер, 1978; Зырин и я., 1981; Добровольский, 1983; Adriano, 1986; Мотузова, 1988; Кабата-Пендиас и Пендиас, 1989; Влияние атмосферного загрязнения..., 1990; Aíloway, 1990; Химическое загрязнение почв..., 1991; Лозановская и др., 1998).
Наличие крупных промышленных предприятий и серьезные нарушения экосистем в их окрестностях обусловили огромный интерес ученых к территории Кольского полуострова (Крючков, Макарова, 1989; Влияние промышленного..., 1990; Лесные экосистемы..., 1990; Лукина, Ннконов, 1996; Экологический атлас.,., 1999; Kozlov et at., 1993; Aamlid et al., 1995; Tikkanen, Niemela, 1995; Reimann et al., 1998a), Как было показано многочисленными исследованиями, тяжелые металлы Ni, Cu и Со от медно-ник&левых комбинатов активно аккумулируются в почвах, особенно в верхнем органогенном горизонте, и их повышенные концентрации легко обнаруживаются {Гуревич, 1966; Скарлыгака-Уфимцева, 1979; Карабаньи др., 1985; Чертов и др. 1990; и др.). Исследованию других компонентов выбросов и других источников выбросов посвящены единичные работы {Никонов и др., 1999а, б; Экологический атлас..., 1999). :
Возможность серьезных экологических последствий от : выбросов главного компонента - SO2 была показана только в острых экспериментах и расчетами (Derome, 1989; Koptsik, Muchina, 1995; Koptsïk, Koptsik, 1995;
Kashulina et al., 1995). В полевых же исследованиях наличие подкнсления почв отмечалось только в радиусе 5 км от медно-никелевых комбинатов (Чертов, Меньшикова, 1983; Чертов и др., 1990; Koptsik, Nedbaev, 1992). Причинами отсутствия подкнсления на большем расстоянии от источников выбросов назывались коэмиссия основных катионов и высокая буферность почв (Евдокимова и др., 1984; Koptsik, Nedbaev, 1992), а также основной характер почвообразующего материала (Tikkanen, Niemeia, 1995). Возможность косвенного воздействия загрязнения на кислотное состояние почв через разрушение структуры фитоценоза и нарушения динамики поступления опада была показана комплексными биогеоценотическими исследованиями (Kashulina, 1992; Кашулина, 1993; Лукина, Никонов, 1996).
Таким образом, в литературе накоплена значительная информация по состоянию почв в регионе. Однако изучение изменений свойств почв в основном ограничивалось детальными обследованиями на нескольких площадках, расположенных по градиенту загрязнения и по относительно небольшому спектру показателей, в то время как распространение загрязнения имеет региональный характер и разворачивается целым спектром факторов, воздействующих практически на все почвенные параметры. Географическая широта охвата территории, комплексный подход и одновременное определение большого количества элементов и параметров в наших исследованиях позволило нам предпринять попытку комплексной региональной оценки характера, степени и масштабов изменения почв под воздействием аэротехно генных выбросов индустрии Мурманской области, а также выявить роль этих изменений в нарушении наземных экосистем в регионе.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Общая площадь, охваченная исследованиями, составляет 188000 км3. В нее входит западная часть Мурманской области н соседняя территория Финской Лапландии и Норвегии. Благодаря богатым и разнообразным минеральным ресурсам в Мурманской области на относительно небольшой территории сконцентрировано много различных предприятий. Главными загрязнителями выступают медно-никелсвые комбинаты в городах Мончегорск, Никель и Заполярный. Кроме того, апатитовая руда добывается и перерабатывается в городах Апатиты и Кировск; железная руда в городах Оленегорск и Ковдор, редкоземельные руды в пос. Ревда. В г. Кандалакша работает алюминиевый завод.
Объектами исследования послужили подзолы, свойства и генезис которых изучен достаточно хорошо (Роде, 1937; Tamm, 1950; Пономарева,
1964; Белов, Барановская, 1969; Манаков, Никонов, 1981; Никонов, 1987; Переверзёв, 1987,2001; Перевертев, Алексеева, 1980; Переверзев и др., 2000).
В силу организационных возможностей исследования проходили в три
этапа:
1 1. Рекогносцировочное обследование локальной зоны комбината
"Североникель" в 1978-198 3 гг. (Кащулина, 1982).
2. Комплексное обследование трансформированного ряда еловых биогеоценозов (БГЦ) в 1985-1990гг.(Кашулина, 1988, 1989,1990,1993).
3. Работы по проекту "Международное экогеохимическое картирование и мониторинг в масштабе 1:1000000 западной части Мурманской области и соседней территории Финляндии и Норвегии" (Аугаз, Кенпапп, 1995; Ке1шапл е! а1., 1998а). Работы по этому проекту состояли из детального комплексного обследования восьми малых водосборов (В1-В8), расположенных на различном удалении от основных источников выбросов в 1994 г. и регионального обследования с равномерным опробованием 650 точек в 1995 г.
На первых стадиях исследования использовались классические методы анализа почв, принятые в России. На последнем этапе использовались современные высокочувствительные методы анализа почв с применением современного оборудования (ЮР-АЕЭ и 1СР-МС).
Глава 3. ИЗМЕНЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОДЗОЛОВ
Масштабы изменений фундаментальных свойств почв ^моофологни, содержания и состава органического вещества и емкости катионногЭГне столь впечатляющие, как их химическое загрязнение, но их нарушение затрагивает жизненно важные стороны экосистем, обеспечивающие их функционирование. Главным фактором изменения основных свойств почв, по мерс приближения к источнику выбросов, является косвенное воздействие загрязнения посредством разрушения структуры фитоценоза и нарушения динамики поступления свежего растительного опада.
Активное разрушение древостоя сопровождается увеличением поступления свежего растительного опада, что обусловливает увеличение I мощности О-горизонта и формирование морфологически выраженного Ьслоя даже в межкроновых парцеллах, а также увеличение содержания С^ в О-горизонте. Дальнейшее разрушение фитоценоза приводит к значительному сокращению поступления свежего растительного опада и полному его прекращению сначала в сильно разрушенных парцеллах, а затем и во всем БГЦ. Этот процесс сопровождается снижением содержания О^ в О-торвзонге в то же время, повышением степени , гумифицированности органического вещества и увеличением пропорции менее подвижных гуминовых кислот.
Изменение поглотительной способности О-горизонта не совсем совпадает с изменением содержания Сорг, поскольку ЕКО в большей степени зависит от содержания гидролизуемых фракций.
При длительном отсутствии опада, несмотря на очень высокий уровень загрязнения, органическое вещество почв не консервируется, а постепенно минерализуется и со временем, соизмеримым с опадо-подстилочным коэффициентом, подстилка полностью исчезает как генетический горизонт. Исчезновение растительности и прекращение поступления свежего опада в самых чувствительных синуэиях, таким образом, является началом развития эрозии почв в экосистеме. Отсутствие напочвенного покрова на 10% площади экосистемы наблюдается в радиусе 15-20 км от медно-никелевых комбинатов, в радиусе 5 км подзолы эродированы до В-горизонта.
Для минеральных горизонтов по мере аэротехногенной трансформации биогеоценоза, наоборот, характерно обогащение органическим веществом, но также с увеличением степени его гуммфицированносги и сдвигом его характера в 1-уматную область. При этом для сильно разрушенных парцелл отмечается существенное снижение фракций, связанных с глинистыми частицами (ЗГК и ЗФК). Обогащение минеральных горизонтов органикой, однако, носит временный характер и со временем она также минера,'!изуется.
Повышение содержания аморфных (или кислоторастворимых) форм А1 и Ре в почвах в окрестностях медно-иикелевых комбинатов не связано с аэротсхногенным фактором, а обусловлено высоким содержанием этих элементов в породе. Наоборот, в сильно разрушенных экосистемах ближайших окрестностей мед но-никелевых комбинатов происходит осветление иллювиального горизонта и обеднение его аморфными, особенно органическими, формами Ре и А1.
Глава 4. ПОВЕДЕНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОДЗОЛАХ
Поведение элементов в процессе подзолообразования в естественных условиях. Несмотря на относительно небольшой размер обследованной территории, сложный геологический фон территории обусловливает очень высокое (2-3 порядка) пространственное варьирование содержания большинства элементов в С-горизоиге в регионе (Яетапп ег а1., 1998а). По соотношению медиан концентраций элементов (рис.1) их содержание в основных горизонтах подзолов изменяются не более чем в 10 раз по сравнению с почвообразующим материалом, т.е. в значительной степени наследуется от почвообразующей породы.
В процессе почвообразования в естественных условиях Бе, Мо, 2п (важные микроэлементы), а также Ва и Эг (близкие по свойствам к Са и М£)
Содержание элемента в С-горизонте, мг/кг в.с.н.
Рис. 1. ХУ-диаграмма соотношения медиан концентраций кислоторастворимых форм элементов в С-горизонте. с их содержанием в других горизонтах подзолов
аккумулируются в О-горизонте. Кроме того, в эту же группу попадают и высокотоксичные элементы (А& Аз, В), С<3, Н^ РЬ, БЬ). Причем по интенсивности аккумуляции они уступают только сере. В процессе подзолообразования О-горизонт обедняется всеми щелочными элементами (Ыа, К, ЯЬ), легкими щелочно-земельными (Ве, Мц, Са), редкоземельными (1л, У), а также легкими переходными элементами группы железа (Ре, Сг, V, Мп, N1, Со) и примыкающими к ним Йс, Си, Хп.
Для верхней минеральной части профиля, включая В-горизонт, характерно;обедненне всеми щелочными (К, КЪ), шелочно-земельными (Ва, Са, Мй, 8г), редкоземельными (У, Ьа), а также N1, Си, Со, Мп й Сй. Хром и ванадий, а также Ак, Р, Мо, Бе и 5с демонстрируют четкий элювиально-иллювиальный характер распределения. Содержание Б, РЬ, в минеральной части повторяет профильное распределение органического вещества: с четким иллювиальным максимумом, причем для 8 и более существенным, по сравнению с типоморфнъгми элементами (А1 и Ре). Для Ag н В1 в минеральной части характерен аккумулятивный тип распределения.
Региональный характер исследования позволил выявить, что интенсивность и даже направленность процесса дифференциации элементов в профиле подзолов в естественных условиях, обозначенных выше на основе медиан концентраций (рис.1), не являются постоянными и зависят от многих факторов. Так; содержание большой группы элементов в О-горизонте (Си, С<1, РЬ, В1, Т1, Аэ, 5Ь, Бе, Тп, Мо, 8г, Ва, ЯЬ) регулируется настолько активно, что содержание этих элементов в О-горизонте практически полностью утрачивает связь с почвообразующим материалом (рис. 2,3).
Для большой группы элементов связь с почвообразующим материалом сохраняется (N1, Со, А$, Сг, V, У, Ве, ТЪ, Ьа, Бс), но она не является пропорциональной (рис.2). В области низких концентраций О-горизонт начинает более интенсивно аккумулировать эти элементы, как бы поддерживая их оптимальный уровень.
Минеральные горизонты для большинства элементов сохраняют очень высокую связь с почвообразующим материалом, особенно В-горшонт (рис.2,3). Однако интенсивность и даже направленность процесса обогащения/обеднения в иллювиальном горизонте также зависит от содержания элемента в почвообразующем материале. В области низких концентраций элемента в почвообразующем материале соотношение В/С- горизонт повышается (рис.2). Активное регулирование концентрации элементов в основных горизонтах подзолов, по сути, направлено на поддержание постоянства их химического состава. Поскольку ¿то характерно не для всех элементов или не во всем диапазоне концентраций элемента в почвообразующем материале, то его
"'""г« 0.62'"11Я¡"р^* -■!«■«!-;■
10
№ в С-гсрч мг/кг
0,1
РЬ в С-гор., Afг/кг
10
10 100 № в С-гор., мг/кг
0,1
тНР^г"
г и 0.74
11=123 =
0,1 1 10 100 РЬ в Огор., мг/кг
Рис.2. ХУ-графики содержания и РЬ (кислоторастворимые формы) в С-горшонте и в других горизонтах подзолов (мг кг1, в.с.в)
можно обозначить, как явление частичного гомеостаза химического состава почв.
Для РЬ (рис. 3), а также многих других элементов (Аз, Ва, В|, СД, Сг, Мп, Мо> М>, 8Ь, Т1, 2п) в естественных условиях содержание элемента в О-горизонте зависит от географическою положения местности. В интервале 7200 -7500 км в северном направлении преобладает влияние биоклиматического фактора. Далее на север, в пределах 200 км от берега (40% обследованной территории), широтные зависимости могут определяться как чисто биоклиматическим фактором, так и прямым (повышение содержания главных морских элементов) или косвенным (обеднение элемента в результате его вытеснения главными морскими катионами) воздействием морских аэрозолей, а также различными сочетаниями этих факторов.
Характеристика аэротехпогенного фактора. Север Финляндии является одним из самых чистых районов в Европе (рис.4, В7, В8). Главными источниками выбросов загрязняющих веществ на Кольском полуострове выступают медно-шкелевые предприятия (рис.4, В1, В2, В4). Регионального уровня источником загрязнения выступает также апатитовое производство (рис.4, ВЗ). Топливная индустрия и транспорт поставляют добавочные
7350 7450 7550 7650 7750 7X50
Север, км
Рис. 3. Распределение Си и РЬ в основных горизонтах подзолов е геонрофюе, пересекающем обследованную территорию с юга па север в сапой чистой, западной ее части
количества загрязняющих веществ в локальных зонах всех индустриальных центров и городов.
Концентрации и выпадения для N1, Си и Со в эпицентрах выбросов возрастают почти на три порядка по сравнению с фоновыми условиями (рис.4). В более чем сто раз возрастают выпадешь А1, 8г и Ре; в десятки раз - V, Сг, Мо, Аз, РЬ, С<1, Ва; в пределах десяти раз - Са, Ыа, К, гп, Ми, БЬ. Концентрации загрязняющих веществ в атмосферных осадках очень резко убывают по мере удаления от источников выбросов. Карты распределения загрязняющих элементов в наземных мхах (Кенпаш & а1., 1998а), однако, показывают, что для главных загрязнителей (№, Си) аэротехногенное загрязнение прослеживается на несколько сотен километров в восточном и западном направлении и выходит за пределы Мурманской области в южном и северном направлении, т.е. загрязнение экспортируется в Карелию и Арктику.
Поведение загрязняющих .элементов е подзолах. Большая часть элементов антропогенного происхождения аккумулируется в верхнем О-горизонте подзолов, со значительным повышением их концентрации по сравнению с фоном. Однако реакция О-горизонта на повышенные поступления; из атмосферы в случае аэротехногенного загрязнения для большинства элементов далека от пропорциональности (рис.5). Сильное разрушение экосистем локальных зон воздействия медно-никеяевьгх предприятий (В1, В2)
Рис.4. Годовые выпадения (мг м'2) элементов с атмосферными осадками на открытых местах восьми малых водосборов
затрагивает фундаментальные свойства почв и происходит снижение содержания всех элементов, включая макрокомпоненты.
Другим важным фактором, объясняющим отсутствие пропорциональности между содержанием элементов в О-горизонте а выпадением, является конкуренция загрязняющих элементов между собой за возможные связи в почве. Поэтому градиенты загрязнения О-горизонта для многих элементов занижены, а элементы со слабой конкурирующей способностью (Хп, Мп, КЬ, К) даже показывают отрицательную зависимость с уровнем их выпадения (рис.5). Главными конкурентами являются не только и не столько протон и тяжелые металлы, сколько главные элементы (Са, М& К, Ма), уровни которых и в почвах, и в атмосферных осадках остаются несоизмеримо выше по сравнению с большинством загрязняющих элементов.
Оценка степени и масштабов загрязнения почв в регионе. Как среда, имеющая непосредственный контакт с атмосферным потоком и способная аккумулировать большие количества для большого спектра загрязняющих элементов, верхний органогенный горизонт почв (Огоризонт) является наиболее информативным дня оценки степени загрязнения окружающей среды.
100000 10000
„1000 «
3 100
3 10
и
<в
I 1
■:■ ~~ ''> н.-нг;; ^ ; у.',.
уц7Т! и г : * ■ ' < ни ■ , ,
^' ' : ^О^КЯ:• г' ; г:1:::"' |ч ;:::
-88°-В) - !" вг-.л;
1-,-; Ввйя чл-Ш'!!::1■ з 8;
100
£
5" з
и 1
10
1 -
[Я^бЖФмт^ПГ
.....----1--Ч-. ■
^ ..г. .М-Н
0,1
0,1 1 10 100 1000 Выпадения Си, иг м"г
0,01 0,1 1 Выпадения Сё, иг м'г
10000
0,1 1 10 100 Выпадений V, «а м'1
10000
.100
а 1«
I
о
10
Ж
.ш
_1:80 ИНН
10 100 Выпадения 2п, мг м
Рис.5. Соотношение годового выпадения Си, ОД V и 2п и их запасами в О-горлзонте подзолов восьми малых водосборов
Дня корректной оценки степени загрязнения О-горюонта необходимо правильно оценить естественные природные уровни содержания элементов, т.е. фоновые значения. Большая группа элементов (Си, СЯ, РЬ, В1, Т1, Аз, БЬ, 5е, 7м, Мо, Эг, Ва, КЬ) в процессе формирования О-горизонта полностью утрачивает связь с ггочвообразующим материалом. Поэтому корректировка на природный геохимический фон (т.е. на С-горизонт) при характеристике степени загрязнения О-горюонта для этих элементов является неправомерной и только приведет к ошибочным оценкам. Для остальных элементов (№, Со, А«, Сг, V, У, Ве, ТЬ, 1л, Бс) связь сохраняется, но она далеко не пропорциональна. Для получения правильных оценок степени загрязнения
необходимо точное знание характера зависимости содержания элемента в О горизонте от его содержания в почвообразующем материале.
Кроме того, для большого спектра загрязняющих элементов (Аэ, Ва, В1, С(±, Сг, Мп, Мо, РЬ, ИЬ, 8Ь, Т1, 2п) содержание зависит от географического положения местности (биоклиматических показателей и/или удаленности от берега океана). Для этих элементов не может быть установлено единое региональное фоновое значение, эта величина является переменной в зависимости от широта местности и/или удаленности от берега моря. Для таких элементов в таблице 1 приведено два значения фона: один для широты г. Мончегорск, другой для широты городов Никель и Заполярный.
Таким образом, определение фоновых значений должно строиться дифференцированно для каждого элемента, и для многих элементов необходимо учитывать сразу несколько факторов, включая природный геохимический фон, широтную зависимость и явление частичного гомеостаза (например, для
Степень и масштабы загрязнения почв. Наиболее контрастные аэротехногенные аномалии (в сотни раз превышающие фоновые значения) в О-горизонте создают главные загрязнители медно-иикелевой промышленности -никель, медь и кобальт (табл. 1). Мышьяк, хром и молибден, а также главные. элементы загрязнители апатитовой промышленности (А1, Ве, 5г и Ьа) создают 10-кратный градиент. Небольшая группа элементов создает небольшие отрицательные аномалии в локальных зонах медно-ннкелевых предприятий, которые сменяются положительной аномалией на некотором удалении от них (Ва, Мл, Ш>, 2п и К).
Для основных загрязнителей, аномалии от отдельных предприятий слились, и загрязнение приобретает региональный характер. Регионального характера аэротехногенные аномалии образуют главные элементы-загрязнители медно-никелевого производства (N1, Си, Со и Мо), апатитового производства (8г), а также Ре, Сг и V, представляющие геогенную пыль, теплоэнергетику н транспорт. Самая обширная аномалия в 100 ООО км^ (около* 55% обследованной территории) выявляется для N1 и Си. Вся российская часть обследованной территории и соседняя территория Норвегии (около 2000 км2) й: Финляндии (около 1 ООО км2), оказывается, загрязнена этими элементами.
Глава 5. ПОВЕДЕНИЕ СЕРЫ В ПОДЗОЛАХ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СРЕДАХ
802 является главным компонентом выбросов в Мурманской области. В период наивысшего подъема производительности (середина 1980-х) его ежегодные выбросы достигали 600 тыс. т (ВаЫапоу й а!,, 1994). От 70 до 90%
Таблица 1
Контрастность к площадь аэротехногенных аномалий в 0-горизонте для 21 элемента отдельно для главных предприятий - источников выбросов и для региона в целом. (Двойной фон: первая цифра для широты городов Мончегорск - Апатиты, вторая - городов Никель-Заполярный; Рег -загрязнение имеет региональный характер; Апатиты или Монч - положение эпицентра аномалии).
Элемент Фон, мгкг1 "Северошгаль" "Печенгмикепь" К-г "Апатит" Общая площадь аномалий, тыс. км1 (%)
Плоии тыс. ГрадИ' ект Плот, ТЫС. К»! Градиент Ллснц, тыс. км1 Градиент
Н 0,2 6 4 1.5 2 Монч - 7.5(4)
А1 1800 Апат 3 2.0 2 15 10 22(12)*
А$ ■ ' 1 20 10 12 12 Монч - 32(17)
Ве 0.05 Апатиты 0.8 2.5 8* 10 10(5.3)*
В) 0.25/0.1 6.5 2 2.5 3 Монч - 9(5)
Сд 0.30 10 2.5 8 2 Монч - 18(9.5)
Со 0.95 Рег. 60 Рег. 35 - - 94(50)
Сг 2 Рег. 10 Рег. 10 - - 20(11)*
Си 6.6 Рег. 600 Рег. 60 - - 100(55)
Рс 2000 Рег. 4 Рег. 4 - - 20(11)*
«Й 0,23 2.5 1.2 3 1.4 Монч - 8(4)*
Ьа 2 Апатиты 2.5 1.5 30 10 38 (20)*
Мп 200/100 0.5 0.5 - - 0.3 0.5 0.8 (0.4) (-)
4 1.5 4 10 3 3 11(5.8)«
Мо 0.2 Рег. 10 Рег. 5 Рег. - 38 (20)*
№ 4.12 Рег. 600 Рег. 100 Рег. - 100(55)
РЬ 25/18 8 1.5 2.5 1 Монч - 10.5(5.5)
БЬ 0.2/0.12 2 2 5 1.5 Монч - 9(5)*
вс 0.5 10 2.5 3 3 Монч - 16(8.5)*
вг- 20 ' Рег. - Рег. - Рег. 10 38 (20)*
Т1 0.1/0.06 0 1 1 1.5 2 2 3.5 (1.9)*
V 0.1/0.08 Рег. 5 Рег. 3 Рег. - 18 (10)*
* Включая локальные аномалии около других индустриальных центров (города Мурманск, Кандалакша, Оленегорск и Ковдор)
общих выбросов этого компонента приходится на медно-никелевые комбинаты "Североннкелъ" в г. Мончегорске и "Печенганикель" в городах Никель и Заполярный, которые относятся к числу одних из наиболее крупных источников выбросов в мире (Sulphur, 1994). Кумулятивный выброс S02 в Мурманской области с 1950 по 1997 гг. превысил 20 млн. т (Kashulina, Reimann, 2001). Среднегодовые концентрации S02 в воздухе около источников выбросов возрастают в сотни раз по сравнению с фоном (Kashulina, Reimann, 2001). Качество воздуха изменено на огромной территории, включая соседнюю территорию Финляндии и Норвегии (Tuovmen et aL, 1993; Sivertsen, 1996), a также Арктику (Arctic pollution..., 1997). Однако благодаря низкой реакционной способности SOfc а также холодной ветреной погоде, градиент концентрации SO.)2" в атмосферных осадках в регионе невысокий и составляет всего 5-6 раз для летних осадков и 3-4 раза для зимних (Reimann et al, 1997; Caritat et aL, 1998a; Kashulina, Reimann, 2001). Таким образом, благодаря большой длительности жизни в атмосфере, градиент по выпадению для главного компонента выбросов намного уступает градиенту выпадения тяжелых металлов, несмотря на гораздо меньшие объемы выбросов.
Региональное обследование показало отсутствие реакции общего содержания серы в О-горизонте на ее повышенные поступления из атмосферы около медно-никелевых предприятий (Kashulina, Reimann, 2002). Источники выбросов отмечены лишь единичными случаями повышения содержания водорастворимой серы. Неспособность 0-шризонта аккумулировать антропогенный сульфат объясняется постоянным высвобождением фосфат аниона в процессе разложения растительных остатков (Kashulina, Reimann, 2001, 2002), который обладает более высокой конкурентной способностью за обменные места по сравнению с сульфатом (Пинский, 1997).
Несмотря на то, что иллювиальный горизонт способен аккумулировать сульфат-ион за счет адсорбции на оксидах и гидроксидах алюминия и железа (Aylmore et aL, 1967; Barrow, 1967; Fitzgerald et al., 1982; Singh, 1984; Inskeep, 1989; Karttun, Gustafsson, 1993; Anderson et aL, 1995), медно-никелевые предприятия отмечены лишь небольшими локальными аномалиями водорастворимой серы в B-горизонте. Поскольку повышение содержания серы около главных источников выбросов в В-горизонте отмечается только для очень сильно разрушенных экосистем локальных зон, то, по-видимому, аккумуляция сульфат-аниона в B-горизонте также контролируется производством экосистемой главного конкурентного аниона - аниона органических кислот. Снижение аккумуляции сульфата в присутствии органических кислот было показано многими исследователями (Johouson, Todd, 1983; Singh, 1984; Inskeep, 1989; Gustafsson, Jacks, 1993),
Таким образом, основные горизонты подзолов не способны аккумулировать значительные количества антропогенного сульфата до тех пор, пока. экосистема „^е будет нарушена до такой степени, что не перестанет производить конкурирующие анионы - фосфат для О-горизонта и органические кислоты для В-горизонта.
Глава б. ПОВЕДЕНИЕ АЗОТА В ПОЧВАХ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СРЕДАХ
Антропогенная деятельность на Кольском полуострове сопровождается значительными (более 20 тыс. т в год) выбросами оксидов азота в атмосферу (Состояние природной..., 1997; Состояние окружающей..., 2001). Выбросы оксидов азота распределены более или менее равномерно между всеми индустриальными центрами и оказывают существенное влияние на, качество воздуха только в городах (Кашулина и др., 1999). По данным комплексного исследования восьми малых водосборов медианы концентраций N0}" в дожде открытых мест в регионе варьируют незначительно: от 0.4 до О б мг л"1 и не зависят от близости источников выбросов. Таким образом, прямое воздействие оксидов азота при существующих уровнях и структуре его выброров не влияет на концентрации нитрат-аниона в атмосферных осадках, а, следовательно, не может быть причиной таких экологических проблем как зачисление или нарушение природного баланса элементов питания в почвах региона. ,
В природных условиях атмосферные осадки, однако, не являются основным источником азота для наземных экосистем в регионе. Разложение растительных остатков (Репневская, 1970; Ушакова, 1997), а также фиксация азота наземными и почвенными азотфиксирующнми организмами (Умаров, 1983; Егоров и др., 1978) поставляют в почву соизмеримые с атмосферными осадками количества нитратов. Поскольку эти процессы определяются биологической активностью почв, то, главным фактором регионального распределения содержания нитратов в почвах являются биоклиматические условия, существенно изменяющиеся в пределах обследованной территории (Кецпаш! е1 а1,, 2000). Концентрация нитратов в водной вытяжке 0-горизоига подзолов постепенно уменьшается по мере продвижения на север.
'...... Другим важным природным фактором, оказывающим влияние на
содержание Нитратов в почвах лесной зоны, является интенсивность его потребления растениями (Соколова и др., 1991; Федорец, 1997). Значимость этого фактрра подтверждается резким увеличением содержания нитратов в почвах и поверхностных водах сильно разрушенного водосбора В2 (локальная зона комбината "Североникель"). Продолжение высвобождения нитратов в процессе минерализация отмерших растений и гумуса в сочетании с
прекращением его потребления и обусловили существенное увеличение концентрации нитратов в почвах, грунтовых и поверхностных водах этого водосбора. Таким образом, аэротехногенный фактор оказывает влияние на распределение нитратного азота в почве не за счет прямого воздействия (выбросов оксидов азота), а косвенным путем за счет разрушения растительности и прекращения его потребления.
Глава 7. КИСЛОТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ В РЕГИОНЕ
Наличие мощных источников выбросов SO2 предполагает (Ulrich, 1983; Galloway, 1995) возможность появления экологических проблем, связанных с зачислением атмосферных осадков, почв и других сред в регионе. Противоречивость оценок закисления почв в регионе (Kashulina et al., 2003), несмотря на огромные объемы выбросов кислотообразующих веществ, требует более глубокого изучения кислотного состояния почв в регионе и выявления основных факторов его определяющих.
Харахт ери cm та кислотности атмосферных осадков является принципиальным моментом этой проблемы. Снижение рН атмосферных осадков открытых мест по сравнению с фоном (водосборы В7 и В8 в Финской Лапландии с медианой рН=4.8) было отмечено только для летних осадков и только для локальной зоны комбината "Североншсель": до рН =4.0 (медиана) в водосборе В2 в 5-10 км на юг от г. Мончегорска и до рИ=4.4 в водосборе В4 в 25-30 км на юг от г. Мончегорска. За исключением летних осадков локальной зоны комбината "Североникель", кислотность атмосферных осадков открытых мест не связана с содержанием сульфатов, предполагая наличие других факторов, способных оказывать влияние на распределение кислотности атмосферных осадков в регионе (Kashulina et al., 2003). Как оказалось, повышение концентрации основных катионов (Na+, Са*\ Mg*"", К*) в растворенной части осадков равно и даже выше, чем повышение концентрации анионов сильных минеральных кислот (SO*2" и СГ). Очевидно, что индустрия Кольского полуострова (ко-эмиссия никелевыми предприятиями, топливно-энергетическим комплексом, пыль карьеров, апатитовое производство), а также морские аэрозоли поставляют в атмосферу региона достаточное количество основных катионов, чтобы частично или полностью нейтрализовать кислотные компоненты в атмосферных осадках и даже, наоборот, вызвать снижение их кислотности.
Региональное обследование почв показало, что, несмотря на присутствие мощных источников выбросов S02, индустрия области действительно поставляет достаточное количество основных катионов, чтобы поддерживать рНВ0Я и содержание основных катионов в О-горюонте всей
350 150 550 650 750 850 Восток, хм
—р.. - —— "В~ ""'----г -1---
1 1 1
___1 _ _ 1 _ 1
---1----1--- • дк.-
. _ Втгоризога___х. _ _ -(-[-]-
350 450 550 650 750 850 Восток г дм
350 450 550 $50 750 850
Всего*, км
350 450 550 650 750 850
Востолг, км
Ршхб. Геопрофили распределения рН водной вытяжхи в О- к В-горизонте подзолов на широте городов Мончегорск ы Апатиты (а, в) и городов Никель и Заполярный (б,г)
западной индустриальной части Кольского полуострова на уровне даже более высоком по сравнению с фоновой территорией Финляндии (рис.б, 7). Эмиссия щелочной пыли апатитовым производством создаст положительную рН аномалию (на 0,3 рН-единицы) с эпицентром в городах Кировск и Апатиты (рис.б). На рис. 6 и 7 хорошо видно, что окрестности комбината "Северодакель" (одного из самых крупных источников выбросов 503 в мире) попадают в аномалию с более высоким значением рН, создаваемую расположенным по соседству апатитовым производством. Как показывает распределение основных катионов (рис.7), окрестности другого крупного источника 50а - комбината "Печенгавккель" оказались а зоне влияния морских аэрозолей.
Рис. 7. Геопрофили распределения подвижных (АмЛс, рН 4.5 вытяжка) основных катионов в О-горизонте подзолов на широте гг. Мончегорск и Апатиты (а) и гг. Никель и Заполярный (б)
Ближайшие окрестности никелевых комбинатов отмечены лишь единичными низкими значения рНмя и содержания основных катионов в О-горизонте (рис.6,7). Причем это наблюдается только для очень сильно разрушенных экосистем и, кроме того, эти величины не выходят за пределы природного варьирования этих показателей, наблюдаемых в фоновых условиях. Атмосферное происхождение этих аномалий подтверждается распределением основных катионов в наземных мхах (КакИпИпа ег а1, 2003), которые хорошо характеризуют наличие загрязнения аэротехногенного происхождения (11иЫйщ, 51етпе5,1998).
рНтод В-горизокта в регионе варьирует от 4.5 до 6.7 (рис.б). Его распределение в значительной степени повторяет распределение рН в С-горизонте, т.е. обусловлено в основном геологическим фактором (Ка$1ш1ша е( а!., 2003), Единичные низкие значения рН.^ (до 4.7 около г. Мончегорска и 4.9 около городов Никель и Заполярный) отмечаются в ближайших окрестностях никелевых комбинатов, как правило, в сильно разрушенных экосистемах. Таким образом, кислотность и в В-горизонте, даже в локальных зонах никелевых предприятий после длительного воздействия выбросов никелевых комбинатов, не выходит за рамки природного варьирования и не превышает критического уровня (рН= 4.4, Б\егс1тир й а!., 1990).
Однако главной характерной чертой регионального распределения кислотности всех основных горизонтов подзолов является очень высокая
локшгьпая вариабельность. рНи, соседних точек может различаться до 1.5 рН-единииы, означая, что какие-то локальные факторы, или процессы, являются более важными для кислотно-щелочных условий почв по сравнению с удаленностью одних из самых крупных в мире источников
Таким образом, несмотря на то, что медно-никелевые комбинаты "Североникель" и "Печенганикель" являются одними из самых крупных в мире источников выбросов $02, практически нет доказательств того, что выбросы 802 оказывают влияние на кислотное состояние почв, за исключением локальных . зон никелевых предприятий, где подкисленные осадки воздействуют практически на полностью разрушенные экосистемы.
Сульфаты не являются единственным варьирующим показателем в атмосферных выпадениях в регионе. Основные катионы, выбрасываемые в значительно меньших количествах по сравнению с серой, но, будучи менее летучими, создают равный или даже превосходящий градненг по выпадению в регионе. На момент исследования в атмосферу региона поступало достаточное количество (лишь за исключением локальной зоны комбината "Североникель") о'сйовных катионов, способ пых полностью нейтрализовать кислотные компоненты и даже вызвать снижение кислотности поверхностных сред.
Данное исследование демонстрирует, что для полного понимания экологических последствий воздействия какого-либо одного компонента выбросов необходимо комплексное исследование всего спектра источников выбросов и всех выбрасываемых компонентов с детальным отслеживанием их судьбы и превращений в окружающей среде региона.
Глава 8. СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ И АЭРОТЕХНОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВ КАК ФАКТОР ИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ
Качественная оценка состояния наземных экосистем в регионе (КазЬиНла ег а!., 1997) показала, что визуальные повреждения экосистем отмечены на 70% обследованных площадках. Два медно-никелевых комбината "Североникель" в г. Мончегорске и "Печенганикель" в городах Никель и Заполярный ответственны за загрязнение практически всей российской части обследованной территории и наличие визуальных признаков повреждения на 60% (табл.2). Локальные зоны повреждения экосистем вокруг этих двух источников выбросов объединились, и повреждение экосистем приобрело региональный характер. Территория с полностью поврежденными экосистемами - "техногенная пустыня", однако/относительно небольшая по ш!ощади и ограничивается радиусом менее' чем 20 км от медно-никелевых комбинатов. Причиной этого является точечный характер источников выбросов
и резкое снижение уровня загрязнения по «ере удаления от источника выбросов в результате атмосферного рассеивания (Ка^Ыша е1 а1., 1997).
В Финляндии и Норвегии территория с повреждениями, связанными с загрязнением от источников на Кольском полуострове, очень небольшая - 30 и.: 100 км3, соответственно. Главной причиной повреждения экосистем в этих
Таблица 2
Распределение обследованных точек (% от площади и количество точек - и) по классам повреждения экосистем
Степень повреждения Вся J территория, %(R) Финляндия, %(п) Норвегия, %(п) Россия, %(п)
Нет видимых 32(187) 42(52) 2(3) 42 (132)
Угнетенное 45 (262) 55 (69) 27(39) 49(154)
Серьезное 22(129) - 3(4) 71(103) 7(22)
Сильное 1(6) 0 0 2 (6)
странах является перевыпас оленей. Масштабы и степень повреждения экосистем ■ :от перевыпаса оленей сравнимы (в Финляндии) или даже превосходят (в Норвегии) уровни повреждения на российской части территории под воздействием одних из самых крупных в мире источников выбросов SO} н тяжелых металлов (табл.2).
Индустрия на Кольском полуострове оборачивается целым спектром вредных для экосистем факторов как прямого, так н косвенного характера. Ниже приведен комплекс основных факторов и дана оценка их возможного участия в разрушении экосистем.
Прямое токсическое воздействие на растения высоких уровней S02 в воздухе. Существующие критические уровни SO2 в воздухе (15 мкг м"3 - для деревьев и 10 мкг м'3 - для мхов и лишайников, Sanders et al., 1995; Aamlid et al., 1995) соответствуют уже серьезным видимым признакам повреждения экосистем (Tikkanen, Niemeia,' L995; Kashulina et al., 2003)/ Распределение нового предлагаемого критического уровня S02 дня региона - 5 мкг м° (Машнпеп, Huttunen, 1997; Kashulina et al, 2003) соответствует масштабу повреждения экосистем в регионе, и, таким образом, прямое воздействие S02 ' является одним из наиболее вероятных факторов повреждения.
Косвенное воздействие выбросов SO2 за счет поЬкйсленш почв. Распределение показателей кислотного состояния почв по классам повреждения (рис.8) демонстрирует, что начальные и даже серьезные повреждения экосистем протекают при более низкой кислотности и более"
10000
1000
I
100
К аа;;::::;::;
ФЙНЛ.
. Россия
151,:
хия;; • ;;
—Мах —
Ж
■Меда
х
л й-ш О'
л. §
о
-ги;
-ш аа.......I........ ... *МедО-
п » с:!:!!: ш 11> = ■ и I, >
X
"IV.
10
£
л
с
I
г
0,1
1 -
..Х,1...Х„1..Х..,1.....1.....1„
X I х 1 Ф I X I
Л I Л I I
.а &
о
л с
5
Рас. 8. Распределение почвенных параметров в 0-горизоите подзолов по классам видимого повреждения экосистем для западной части Кольского полуострова и для сравнения класс "нет видимых повреждений" из фоновой территории Финляндии: рИ водной вытяжки (а); и подвижных форм (вытяжка АтАс, рН 4.5) калия (б), никеля (в) и кадмия (г)
высоком содержании основных катионов по сравнению с фоном. Таким образом, косвенное воздействие 50г за счет подкислення почв не является фактором повреждения экосистем в-регионе. И, наоборот, сильное разрушение экосистем необходимо, чтобы произошло подкисление почв.
■Прямое токсическое воздействие загрязненных почв. Как было показано в главе 4, конкурентные отношения и разрушение подстилки препятствуют аккумуляции многих загрязняющих элементов. Сравйение с
максимальными концентрациями из фоновых условий (северная Финляндия) показывают, что только для 9 элементов-загрязнителей (№, Си, Со, Аэ, Мо, ЭЬ, Бе, Бг, Ьа) концентрации в О-горизонте около источников выбросов существенно превышают естественное природное варьирование. Для Т1, Ва и ЯЬ все концентрации в аэротехногенных аномалиях ниже природного варьирования. Для большей же части загрязнителей {РЬ, В1, А§, СМ, Н&, Сг, V, ТЬ, Ве, V, гп) наблюдаются лишь единичные случаи в пределах локальных зон, когда их концентрации превышают естественное варьирование.
Распределение основных загрязнителей по классам повреждения экосистем показывает, что только медь и никель (рис.8) могут быть ответственны за повреждения экосистем, включая скрытые. Кобальт уже не участвует в скрытом повреждении, а РЬ, Аз, СМ (рис,8) и все другие токсичные элементы, выбрасываемые в меньших объемах, могут участвовать только в серьезном и частично в умеренном повреждении.
Интересный случай с присутствием делювия углеродистых сланцев в профиле подзола (разрез 5Р41 на северо-востоке Норвегии), однако, продемонстрировал, что, сами по себе, высокие уровни элементов в почве не обязательно обусловливают гибель растений. Валовое содержание Аз, Мо, V, $е и 7п в О-горизонте здесь находится на уровне медиан из класса полного разрушения экосистем, в то время как никаких признаков повреждения древесного и кустарникового яруса здесь не было обнаружено.
Тот факт, что обеспеченные водой растения в понижениях (М1кко]а, 1995) выдерживают текущие и накопленные нагрузки даже в локальных зонах медно-никелевых предприятий, также дает основание предположить, что загрязнение почв, само по себе, не является достаточным фактором для разрушения экосистем.
Косвенное воздействие загрязнения через уменьшение содержания важных питательных элементов - фосфора, калия, марганца и цинка. Как было показано некоторыми исследователями (Евтюгина, 1994; ЬоЬегеИ, Уепп, 1995; Т1ккапеп, М1ете1а, 1995; Лукина, Никонов, 1996), для сильно поврежденных экосистем локальных зон медно-никелевых предприятий характерно резкое снижение некоторых дефицитных элементов питания (Мл, К, Mg) в почвах. Распределение дефицитных элементов питания в О-горизонте по классам повреждения экосистем (рис.8) показывает, что, действительно, содержание К (рис.8), а также Р, Мп и резко снижается в полностью разрушенных экосистемах. Однако это всего 6 точек локальных зон медно-никелевых предприятий. Серьезное повреждение (22 точки или 7 % российской территории) сказывается незначительно только на фосфоре и калии. Притом, что все эти элементы являются компонентами выбросов и их выпадения в локальных зонах воздействия намного превосходят фоновые условия (рис.4).
Таким образом, повреждение экосистем за счет обеднения элементами питания не является проблемой региональной значимости, и имеет очень узкое локальное проявление. Кроме того, это снижение, скорее всею, не является причиной разрушения экосистем, а наоборот, ее следствием. Поскольку вынос важных элементов питания из почв также наблюдается и при вырубке леса (Tamm et al., 1974; Hombech, Kröpelin, 1982).
Косвенное воздействие загрязнения за счет разрушения мохово-лтиайникового яруса, выполняющего важные защитные и регулирующие функции в экосистеме (Slack, 1988; Kashulina et al., 1997), среди которых наиболее важным является поддержание питательного и водного режимов. Влияние этого фактора также является достаточно распространенным, поскольку моховый покров отсутствует на 14 % российской территории я еще на более 40% территории - разрежен (Kashulina et al., 1997). Таким образом, по масштабам воздействия он соизмерим с основными загрязнителями (медь и никель), а по последствиям этот фактор может оказаться даже более значимым, чем загрязнение почв, поскольку вода является жизненно важным фактором.
Приведенное выше разделение негативных факторов достаточно условно, В природных условиях все они воздействуют одновременно. Поскольку масштабы распространения различных загрязнителей различны, количество факторов и их интенсивность постепенно возрастает по мере приближения к главным источникам выбросов. Вместе с тем, несмотря на тот факт, что медно-никелевые предприятия относятся к числу наиболее мощных источников выбросов загрязняющих веществ, интенсивность воздействия всех выше приведенных факторов на большей части территории недостаточна, чтобы быть непосредственной причиной гибели высших растений. Согласно теории П. Маннона (Мапюп, 1981; Aamlid, Venn, 1993; Tikkanen, Niemela, 1995; Alexeyev, 1995), все они лишь ослабляют растения, делая их уязвимыми для воздействия природных стресс факторов, из которых мороз является наиболее губительным в регионе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в создании экологических проблем в регионе участвует огромный спектр элементов: от важных для экосистем с возможным удобрительным эффектом, до балластных и даже высокою ксичкьгх для биоты, та аэротехногенный фактор в регионе разворачивается целым комплексом факторов, часто противоположно направленных (закисляющих и подщелачивающих, токсичных и полезных для биоты элементов). Кроме того, выявляется возможность косвенного воздействия загрязнения через разрушение структуры фитоценоза. Оценка последствий всего комплекса
факторов, обусловленных аэротехногенными выбросами промышленности в регионе со столь существенным пространственным варьированием всех основных природных факторов (геологического фона, биоклиматического и морского) требует применения принципиально новых теоретических подходов.
Предлагаемая концепция комплексной оценки состояния почв крупного индустриально развитого региона на фоне геологической, геоморфологической к биоклиматической неоднородности территории предполагает следующие принципы:
- территория обследования должна быть соизмерима с масштабами распространения основных компонентов выбросов;
- учитывать все источники выбросов и весь спектр выбрасываемых элементов, а также возможность косвенного воздействия загрязнения на почвы через нарушение фитоценоза;
- выявление и анализ всех природных факторов, способных влиять на распределение элементов/параметров в почвах исследуемого региона;
- применять унифицированные методы исследования и анализа на всей обследуемой территории;
- определять, по возможности, весь спектр почвенных параметров и элементов, которые могут быть изменены под воздействием аэротехногенных выбросов;
- исследовать почву как компонент экосистемы, ландшафта, т.е. исследования должны быть комплексными;
- оценка экологических последствий должна строиться на основе детального анализа поведения каждого элемента в окружающей среде, начиная с выпадения и заканчивая выкосом с водосбора;
- стратегия практических мероприятий, направленных на решение экологических проблем в регионе, также должна строиться на комплексной региональной основе с учетом всех предприятий, их географического положения и всего спектра выбрасываемых ими элементов.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Кашулина Г.М. Оценка состояния почвенного покрова и загрязненности почв тяжелыми металлами в зоне влияния горно-металлургического предприятия И Состояние природной среды Кольского Севера и прогноз ее изменения. - Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, (982. - С.118-123.
2. Кашулина Г.М. Воздействие аэротехногенных выбросов промлредттриятнй на почвенный покров в условиях Северной тайги / Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В.Докучаева. Вып. ХХХУП. - М., 1985. - С. 46-48.
3. Кашулина Г.М. Содержание и запасы тяжелых металлов в подстилке ельников, подверженных техногенному воздействию // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. - Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. -С.51-54.
4. Кашулина Г.М., Никонов В.В, Состав органического вещества подстилки подзолистых Al-Fe-гумусовых почв в зоне техногенного воздействия // Агрохимические и почвенные исследования в ботанических садах. - Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. - С. 42-46.
5. Кашулина Г.М, Физико-химические свойства Al-Fe-гумусовых подзолов тех ноге нно-трансформированных еловых биогеоценозов // Почвообразование на Кольском Севере. - Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1989. - С.59-72.
6. Кашулина Г.М. Некоторые особенности внутрибиогеоценотических различий свойств Al-Fe-гумусовых подзолов // Структура и функции наземных и водных экосистем Севера в условиях антропогенного воздействия. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1990. - С.71-84.
7. Kashulina G.M. Spatial variation in podzols development in a spruce ecosystem in the Kola Peninsula // Research into forest damage connected with air pollution in Finnish Lapland and the Kola Peninsula of the USSR. Seminar in Kuusamo, Finland, 25-26 May 1990. - Rovaniemi, Finland, 1991. - P;l42-152.
' 8. Kashulina G.M. Precipitation quality and soil propertied in Spruce ecosystems subjected to industrial air pollution // Extended abstract Symposium on the State of the Environment and Environmental Monitoring in Northern Fennoskandia and the Kola Peninsula, - Rovaniemi, Finfand, 1992. - P.284-287.
9. Reimann С., Boyd R-, Caritat P. de, Halleraker J.H,, Kashulina G., Niskavaara H. and Bogatyrev I, Topsoil (0-5 cm) composition in eight arctic catchments in Northern Europe (Finland, Norway and Russia) / Environmental Pollution, 1997. - V. 95, No. 1, -P.45-56.
10. Ayras M., Niskavaara H„ Bogotyrev I., Chekushin V, Pavlov V., Cariiat P.de, Halleraker J.H., Finne Т.Е., Kashulina G. and Reimann C. Regional patterns of heavy metals (Co, Cr, Cu, Fe, N, Pb, V and Zm) and sulphur in terrestrial moss samples as indicator of airborne pollution in a 188,000 km2 area in northern Finland, Norway and Russia / Journal of Geochemical Exploration, 1997. - V. 58. - P.269-281.
11. Niskavaara H., Reimann C, Chekushin V. and Kashulina G. Seasonal variability of total and easily leachable element contents in topsoil (0-5 cm) from eight catchments in the European Arctic (Finland, Norway and Russia). -Environmental Pollution, 1997. - V.96/2. - P.261-274.
12. Kashulina G., Reimann C., Finne Т.Е., Halleraker J.H., AyrSs M. and Chekushin V. The state of the ecosystems in the Central Barents Region: scale,
factors and mechanism of disturbance I The Science of the Total Environment, 1997.
- V. 206. - P.203-225.
13. RitisSnen MX., Kashulina G. and Bogatyrev I. Mobility and retention of heavy metals, arsenic and sulphur in podzols at eight catchments northern Finland and Norway and the western half of the Kola Peninsula / Journal of Geochemical exploration, 1997.-V. 59.-P.175-195.
14. Reimann C., Caritat P. de, Firme Т.Е., Halleraker 3.H., Kashulina G., Bogotyrev I., Chekushin V., Pavlov V., Ayr3s M., Niskavaara H. Regional atmospheric deposition patterns of Ag, As, Bi, Cd, Hg, Mo, Sb, and Tl in a 188,000 km1 area in the European Arctic as displayed by terrestrial moss samples / Atmospheric Environment, 1997. - V. 31, No. 23. - P.3887-3901.
15. Kashulina G., RSisanen M.-JL, Reimann C., Caritat P. de and Bogatyrev I. Acidity status and mobility of A1 in podzols near S02 emission sources on the Kola Peninsula, NW Russia/Applied Geochemistry, 199S.-V. 13. - P.391-402.
16. Reimann C., AyrSs M., Chekushin V., Bogotyrev I„ Boyd R., Caritat P.de, Dutter R,, Finne Т.Е., Halleraker J.H., Jsger 0., Kashulina G., Niskavaara H., Pavlov V., Raisanen M.L. Strand T. and Volden T. Environmental Geochemical Atlas of the Central Barents Region. NGU-GTK-CKE special publication. Geological Survey of Norway, Trondheim, Norway, 1998. - 745 p.
17. Reimann C., Caritat P. de, Finne Т.Е., Kashulina G., Niskavaara H. and Pavlov V. Comparison of elements in O- and C-horizon soils from the surroundings of Nikel, Kola Peninsula, using different grain size fractions and extractions / Geoderma, 1998. -V. 84. - P.65-87.
18. Kashulina G., Reimann C., Caritat P. de, Finne Т.Е. and Niskavaara H. Factors influencing N03 concentration in rain, stream water, ground water and podzol profiles of 8 small catchments in the European Arctic / Environmental Pollution, 1998. -V. 102.-P.559-568.
19. Reimann C., Banks D., Bogatyrev I., Caritat P.de, Kashulina G., Niskavaara H. Lake water geochemistry on the western Kola Peninsula, north-west Russia / Applied Geochemistry, 1999. - V. 14/6. - P.787-805.
20. Reimann C., Halleraker J., Kashulina G., Bogatyrev I. Comparison of plant and precipitation chemistry in catchments with different levels of pollution on the Kola Peninsula, Russia / The Science of the Total Environment, 1999. - V. 243/244.
- P.169-191.
21. Кашулина Г. M.} Пивоварова Н. Б., Мокротоварова О. И. Загрязнение оксидами азота воздуха в Мурманской области и выпадение нитратов в экосистемы // Эколого-географические исследования Кольского Севера, -Апатита: Изд. КНЦ РАН, 1999. - С. 60-70.
22, Богатырев И.В., Кашулина Г.М., Павлов В.А., Семенов Е. Н., Чекушин В,А. Загрязнение почв в индустриальных районах // Экологический атлас Мурманской облает. - Москва-Апатиты, 1999. - С. 27,32-33.
23. Reimaiin С., Banks D., Kashulina G. Processes influencing the chemical composition of the O-horizon of podzols along a 500-km north-south profile from the coast of the Barents Sea to the Arctic Circle / Geoderma, 2000. - V. 95. -P.113-139.
Ayras M., Kashulina G. Regional patterns of element contents in the organic horizon of podzols .in the central part of the Barents region (Finland, Norway and Russia), with special reference to heavy metals (Co, Cr, Fe, Ni, Pb, V and Zn) and sulphur as indicators of airborne pollution / Journal of Exploration Geochemistry, 2000.-V.6S.-P.127-144.
25. Caritat P. de, Reimaiin C., Bogatyrev i., Chekushin V., Finne Т.Е., Halleraker J.H., Kashulina G., Niskavaara H., Pavlov V. and Ayras M. Regional distribution of AI, В, Ba, Ca, K, La, Mg, Mn, Na, P, Rb, Si, Sr, Th, U and Y in terrestrial moss within a 188,000 km2 area of the central Barents region: influence of geology, seaspray and human activity / Applied Geochemistry, 2001. - V. 16. - P.137-159.
26. Reimann C., Kashulina G., Caritat P. de, and Niskavaara H. Multi-element, multi medium regional geochemistry in the European Arctic: element concentration, variation and correlation / Applied Geochemistiy, 2001. - V. 16. - P.759-780.
27. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (1)- results of a catchment based multi-medium study / Environmental Pollution, 2001. - V.l 14. - P. 3-19.
28. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (2) - results of a multi-medium regional mapping study / Environmental Pollution, 2002. - V. 116. -P. 337-350.
29. Аэротехногенная трансформация почв Европейского Субарктического региона. - Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2002. - 41 - 158 с. 42 - 234 с.
30. Kashulina G., Reimann С. and D. Banks. Sulphur in the Arctic environment (3) - Environmental impact i Environmental Pollution, 2003,- V. 124/1. - P. 151-171.
КАШУЛИНА Галина Мшаиловна
АЭРОТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ ЕВРОПЕЙСКОГО СУБАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА
Технический редактор В.А.Гаиичев
Лицензия серия ПД №00801 от 06 октября 2000 г.
Подписано к печати 02.06.2003
Формат бумаги 60x84 1/16, Бумага офсетная. Печать офсетная.
Гарнитура Times/Cyrillic
Уч.-кэд.л. 2. Заказ .4« 69, Тираж 80 &кз.
Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, Ферсмана, 14
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Кашулина, Галина Михайловна
Стр.
Глава 5. ПОВЕДЕНИЕ СЕРЫ В ПОДЗОЛАХ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ
СРЕДАХ.5
5.1. Природные и антропогенные источники серы в регионе .5
5.1.1. Содержание серы в почвообразующих породах.5
5.1.2. Атмосфера как источник серы.•.7
5.1.3. Другие возможные источники серы.19
5.2. Поведение серы в восьми малых водосборах.20
5.2.1. Растительность.21
5.2.2. Сера в подзолах.22
5.2.3. Запасы серы в подзолах.36
5.2.4. Сера в поверхностных и фунтовых водах.39
5.2.5. Миграционная способность серы в водосборах.42
5.3. Региональное распределение серы в окружающей среде: влияние антропогенного фактора.47
5.3.1. Антропогенная сера во мхах.47
5.3.2. Антропогенная сера в О-горизонте подзолов.54
5.3.3. Антропогенная сера в иллювиальном горизонте подзолов 5
5.3.4. Антропогенная сера в С-горизонте подзолов.60
5.4. Региональное распределение серы в окружающей среде: морские аэрозоли и биоклиматический фактор.61
5.4.1. Морская сера во мхах.61
5.4.2. Морская сера в О-горизонте подзолов.61
5.4.3. Морская сера в В- и С-горизонтах подзолов.64
Выводы.64
Глава 6. ПОВЕДЕНИЕ АЗОТА В ПОЧВАХ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СРЕДАХ 68
6.1. Объемы, динамика и структура выбросов ТМОх в Мурманской области.68
6.2. Уровни содержания оксидов азота в воздухе.71
6.3. Концентрации и выпадение Ж)з" на открытых местах.72
6.4. Концентрации и выпадение ГчЮ3 в еловых биогеоценозах.77
6.5. Другие источники азота.78
6.6. Распределение ГЮз"в профиле подзолов.79
6.7. Запасы N-N03 в профиле подзолов.86
6.8. Региональное распределение ИОз" в О-горизонте подзолов.87
6.9. Вынос нитратов за пределы почвенного профиля.89
6.10. Содержание N03 в поверхностных и грунтовых водах.92
Выводы.97
Глава 7. КИСЛОТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ В РЕГИОНЕ.100
7.1. Кислотность атмосферных осадков в регионе.101
7.2. Кислотное состояние подзолов в регионе.111
7.2.1. Эксперименты по воздействию кислых растворов на подзолы.1П
7.2.2. Кислотность подзолов еловых биогеоценозов.129
7.2.3. Кислотность подзолов восьми малых водосборов.144
7.2.4. Региональное распределение кислотности подзолов: аэротехногенный фактор.
7.2.5. Региональное распределение кислотности подзолов: морские аэрозоли.
7.2.6. Подвижность алюминия в подзолах.
7.2.7. Основные катионы и их соотношение с алюминием .
7.3. Кислотное состояние поверхностных и фунтовых вод.
Выводы.
Глава 8. СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ И АЭРОТЕХНОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВ КАК ФАКТОР ИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ.
8.1. Масштабы и степень повреждения наземных экосистем
8.2. Аэротехногенные факторы повреждения экосистем.
8.2.1. Прямое и косвенное воздействие выбросов S02.
8.2.2. Токсичные уровни загрязняющих элементов в почве
8.2.3. Обеднение почвы важными элементами питания .
8.3. Механизм повреждения экосистем.
Выводы.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Аэротехногенная трансформация почв Европейского субарктического региона"
Богатство недр Мурманской области разнообразными минеральными ресурсами и близость к индустриальным центрам обусловили интенсивное развитие горнодобывающей и рудно-перерабатывающей промышленности в регионе с соответствующим развитием инфраструктуры. Уже многие десятки лет Кольский полуостров является одним из самых- индустриально освоенных субарктических регионов в мире. Мощные горнодобывающие и перерабатывающие предприятия с сопутствующим комплексом инфраструктуры на протяжении десятилетий оказывают интенсивное воздействие на субарктическую природу региона, загрязняя и разрушая экосистемы.
Среди множества негативных для чувствительной природы субарктического региона факторов, связанных с человеческой деятельностью (отчуждение земли под строительство, отвалы, хвосты; вырубка леса; сбросы промышленных и коммунальных сточных вод; механическое повреждение), наиболее серьезные и широкомасштабные последствия вызывают выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Вследствие больших объемов выбросов и достаточно большой длительности жизни в атмосфере многих загрязняющих веществ, они переносятся атмосферными потоками на сотни и тысячи километров от источников выбросов, создавая экологические проблемы на огромной территории. Практически вся западная половина Кольского полуострова, Финская Лапландия и соседняя территория Норвегии находятся под воздействием выбросов загрязняющих веществ от промышленных предприятий, расположенных на Кольском полуострове.
В период наивысшего подъема экономики в регионе (середина 1980-х годов) объемы выбросов загрязняющих веществ в Мурманской области достигали 1 млн т (Baklanov et al., 1994) и, несмотря на значительный спад производства, все еще составляют огромную величину - более 600 тыс. т (Состояние природной среды ., 1997; Состояние окружающей ., 2001). В ретроспективе кумулятивные выбросы только по S02 к настоящему времени в регионе составляли более 20 млн т (Kashulina, Reimann, 2001).
Медно-никелевые предприятия области (комбинаты "Североникель" и "Печенганикель") - одни из самых крупных в мире источников выбросов S02 и тяжелых металлов (Sulphur, 1994; Gunn, 1995). На их долю в области приходится 70-90% от общего объема выбросов (Состояние природной среды ., 1997). Другими крупными источниками выбросов являются: апатитовое производство в городах Апатиты и Кировск, добыча и переработка железных руд, апатитовой руды и слюды в г.Ковдоре, добыча и переработка железной руды в г.Оленегорске, добыча и переработка редкоземельных элементов в Ловозерском районе, алюминиевый обогатительный комбинат в г.Кандалакше. Кроме того, в каждом городе существуют ТЭЦ, использующие уголь или мазут. Промышленный и личный автотранспорт также поставляет дополнительные количества загрязняющих веществ в воздух, и его доля постоянно возрастает (Состояние природной среды ., 1997).
Добыча и переработка разнообразных видов руд (медно-никелевых, апатито-нефелиновых, железной, редкоземельной, слюды), а также сжигание угля и мазута теплоэнергетикой предполагает наличие огромного спектра выбрасываемых промышленностью химических элементов в регионе. По данным комплексного экогеохимического картирования в окружающей среде региона были обнаружены повышенные концентрации для более чем 50 элементов (Reimann et al., 1998а).
Почва является очень важным компонентом окружающей среды. Являясь продуктом взаимодействия всех других поверхностных компонентов окружающей среды, она, в свою очередь, благодаря своему положению и высокой биогеохимической активности, оказывает существенное влияние на химизм и функционирование всех смежных компонентов окружающей среды (Добровольский, Никитин, 1990; Карпачевский, 1993). Деградация почв, в том числе в результате аэротехногенного загрязнения, является одной из острейших экологических и социальных проблем в мире (Ковда, 1985; Добровольский, Гришина, 1985; Добровольский и др., 1985; Soil survey ., 1991). Благодаря очень большой длительности жизни в почве многих редких элементов (десятки, согни и даже тысячи лет), проблема с химическим загрязнением почв будет оставаться актуальной еще в течение довольно длительного времени (Tyler, 1978; McGrath, 1997).
Оценка воздействия промышленности на окружающую среду Кольского полуострова часто сконцентрирована только на воздействии закисляющего газа (S02), который является преобладающим компонентом выбросов. С его воздействием обычно связывают подкисление почв и обеднение важными элементами питания (Израэль и др., 1989; Ulrich, 1983; Sverdrup, WarfVinge, 1993). Однако промышленность области выбрасывает и большое количество основных катионов (Са, Mg, Na, К). Они могут нейтрализовать подкисляющее воздействие основных компонентов выбросов. Поступление высоких количеств Ag, As, Bi, Cd, Cr, Co, Cu, Hg, Pb, Ni, Tl, Se, Sb, V, Sr могут сделать почвы токсичными для биоты, в то время как поступление Р, N, К, Mg, Zn, Mn, Mo, наоборот, могут повысить питательный статус почв. Таким образом, в создании экологических проблем в регионе участвует огромный спектр элементов, представляющих все классы, от важных для экосистем с возможным удобрительным эффектом до высокотоксичных. Каково же результирующее воздействие выбросов такого огромного спектра элементов на состояние почв в регионе? Каково участие аэротехногенной трансформации свойств почв в тех серьезных и широкомасштабных нарушениях наземных экосистем, которые существуют в регионе? Учитывая особую роль почв в жизни общества и в функционировании экосистем, а также степень и масштабы аэротехногенного влияния промышленности, особенно важно оценить степень и масштабы изменения свойств почв под воздействием выбросов промышленности в регионе.
Большой объем информации, полученной нами за многие годы работы (см. главу 2), позволил нам попытаться проанализировать поведение большого спектра загрязняющих элементов в почвах и ландшафтах Кольского полуострова и соседней территории Норвегии и Финляндии, а также оценить степень и масштабы аэротехногенной трансформации свойств почв в регионе. При этом почва рассматривается не как самостоятельное природное тело, а как компонент экосистемы и ландшафта в целом. Такой комплексный подход имеет в своем основании существующую природную связь почвы со всеми другими компонентами экосистемы и ландшафта, с которыми она связана потоками вещества и энергии.
Целью исследований явилась комплексная оценка характера, степени и масштабов аэротехногенной трансформации свойств почв крупного субарктического региона (188000 км2) с учетом всех возможных последствий как прямого, так и косвенного воздействия всего промышленного комплекса и всего спектра (около 30) выбрасываемых элементов на фоне геологической, геоморфологической и биоклиматической неоднородности территории. '
Задачи исследований включают:
1. Выявление особенностей поведения большого спектра элементов в почвах и ландшафтах в естественных условиях, а также всех природных факторов, оказывающих влияние на их географическое распространение.
2. Выявление всего комплекса аэротехногенных факторов, как прямых, так и косвенных, существующих в регионе.
3. Разработку методических приемов для оценки изменения состояния почв под воздействием большого спектра выбрасываемых компонентов разнообразным, иногда противоположным воздействием.
4. Выявление особенностей поведения загрязняющих элементов в почвах и ландшафтах.
5. Формулировку основных принципов определения фоновых значений почвенных параметров для большого региона, в пределах которого наблюдается широкое варьирование всех природных характеристик (типа коренных пород, четвертичных отложений, геоморфологии, климата, растительности и химического состава атмосферных осадков).
6. Выбор критериев для оценки уровней токсичности или дефицитности содержания того или иного элемента в почвах региона.
7. Оценку степени и масштабов изменения свойств почв под влиянием прямого и косвенного воздействия аэротехногенного загрязнения в регионе: фундаментальных свойств почв (морфологии, содержания и состава гумуса, емкости катионного обмена, профильного распределения аморфных форм железа и алюминия); контрастности и размеров аэротехногенных геохимических аномалий в почвах для всех основных загрязняющих элементов; кислотного состояния почв (рН, подвижные Са, К, А1); питательного статуса почв.
8. Выявление роли аэротехногенно обусловленных изменений свойств почв в разрушении наземных экосистем.
Исследования проводились по планам научно-исследовательских работ Лаборатории охраны природы (1978-1989 гг.), затем Института проблем промышленной экологии Севера (1989-2000 гг.) и Полярно-альпийского ботанического сада-института (2000-2002 гг.) Кольского научного центра РАН. Большая часть материала была получена благодаря личному участию автора в крупном международном проекте "Экогеохимия Кольского полуострова", который был профинансирован Министерством окружающей среды Норвегии с участием геологических служб Норвегии и Финляндии, а также Центральной Кольской экспедиции.
Автор выражает большую признательность всем сотрудникам Лаборатории охраны природы и Института проблем промышленной экологии Севера за творческую и стимулирующую атмосферу, особенно признателен В.В.Никонову, Н.В.Лукиной и З.А.Евтюгиной за совместную работу и плодотворные дискуссии при исследовании техногенно-трансформированного ряда еловых биогеоценозов.
Автор очень благодарен бывшей сотруднице Лаборатории почвоведения ПАБСИ Г.С.Ивановой за выполнение некоторых специфических почвенных анализов для образцов II этапа исследований.
Всем участникам проекта "Экогеохимия Кольского полуострова": В.А.Павлову, Е.Н.Семенову, А.А.Подкопаеву из Центральной Комплексной экспедиции (г.Морчегорск), И.В.Богатыреву из КГИЛЦ, П. де Каритату (Р. de Caritat), Т.-Э.Финну (T.-E.Finne), Т.Волдену (T.Volden), Ю.Халлеракеру (J.Halleraker), О.Джагеру (OJager) из Геологической службы Норвегии (NGU), М.-Л.Ряйсенен (M.-L.Raisanen) и А.Арраварра (A.Arravarra) из Геологической службы Финляндии (GTK) за совместные полевые работы и плодотворные дискуссии за время проведения проекта, лидерам проекта К.Рейманну (С.Reimann) и В.А.Чекушину (ЦКЭ) и М.Айрасу (M.Ayras) за плодотворное сотрудничество и последующее обсуждение результатов в совместных научных статьях, Рону Бойду (R.Boyd) из Геологической службы Норвегии за поддержание творческой доброжелательной атмосферы при проведении проекта автор выражает также глубокую благодарность.
Глубоко признателен автор всем сотрудникам Лаборатории почвоведения за доброжелательность и техническую помощь при подготовке книги, особенно благодарен заведующему Лабораторией доктору сельхоз. наук, профессору В.Н.Переверзеву за редактирование книги и ценные замечания, рецензентам Г.И.Ушаковой и Г.А.Евдокимовой, а также А.В.Кузьмину, Н.А.Константиновой, А.А.Скиткиной за просмотр рукописи и ценные замечания; Л.П.Капелькиной, С.Н.Чукову, Н.Н.Матинян, просмотревшим раннюю версию монографии и высказавшим ценные замечания. Особая благодарность директору ПАБСИ доктору биолог, наук В.К.Жирову за заинтересованность и предоставление возможности опубликовать книгу.
Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Кашулина, Галина Михайловна
Выводы
1. Экологическая ситуация в регионе очень серьезная. Существенные визуальные повреждения экосистем отмечены на 70% обследованных площадок. Два: медно-никелевых комбината "Североникель" в г.Мончегорске и "Печенганикель" в городах Никель и Заполярный ответственны за загрязнение практически всей российской части территории и наличие визуальных признаков повреждения на 60%. Локальные зоны вокруг этих двух источников выбросов объединились, и повреждение экосистем приобрело региональный характер. Территория с полностью поврежденными экосистемами "техногенная пустыня", однако, относительно небольшая по площади и ограничивается радиусом менее чем 20 км от источников загрязнения. Причина - точечный характер источника выбросов и резкое снижение уровня загрязнения по мере удаления от источника выбросов в результате атмосферного рассеивания.
2. В Финляндии и Норвегии территория с визуальными признаками повреждения, связанными с загрязнением от источников на Кольском полуострове, очень небольшая - 30 и 100 км2, соответственно. Главной причиной повреждения экосистем в этих странах является перевыпас оленей. Благодаря большей чувствительности тундровых экосистем и большей численности оленей, масштабы и степень повреждения экосистем на норвежской части проекта гораздо серьезнее по сравнению с российской частью проекта, подвергающейся воздействию одних из самых крупных в мире источников выбросов БОг и тяжелых металлов. '
3. Другим удивительным фактом оказались одинаковые признаки повреждения кустарничкового и древесного ярусов, вызываемых воздействием столь двух различных факторов воздействия: аэротехногенного загрязнения и перевыпаса оленей, что означает присутствие схожих черт в механизме разрушения экосистем. И в том и другом случае разрушение (за счет выедания оленями или как наиболее чувствительного к загрязнению компонента) мохово-лишайникового покрова, выполняющего важные защитные и регулирующие функции в северотаежных и тундровых экосистемах, ослабляет или предрасполагает, согласно теории Маниона, растения к губительному воздействию природных стресс-факторов, среди которых мороз является наиболее важным.
4. Индустрия на Кольском полуострове выбрасывает огромный спектр элементов, представляющих все классы: от высокотоксичных до балластных и даже важных для экосистем с возможным удобрительным эффектом, Аэротехногенное загрязнение, таким образом, оборачивается целым спектром вредных факторов как прямого, так и косвенного характера: прямое токсическое воздействие на растения высоких уровней Б02 в воздухе. Сернистый газ от медно-никелевых предприятий Кольского полуострова влияет на качество воздуха на огромной территории, включая соседнюю территорию Финляндии и Норвегии и Арктику. Существующие критические уровни 802 в воздухе (15 мкг-м"3 - для деревьев и 10 мкг-м"3 - для мхов и лишайников) соответствуют уже серьезным видимым признакам повреждения экосистем. Распределение нового предлагаемого критического уровня БСЬ для региона - 5 мкг-м"3 соответствует масштабу повреждения экосистем в регионе и таким образом прямое воздействие 802 является одним из наиболее вероятных факторов повреждения, но лишь как ослабляющего фактора; косвенное воздействие выбросов 802 за счет подкисления почв. Как оказалось объемы выбросов основных катионов (коэмиссия золы собственно комбинатом "Североникель" и щелочная пыль от расположенной по соседству апатитовой промышленности для окрестностей Мончегорска и зола, основная пыль с карьера и морские аэрозоли для окрестностей Никеля/Заполярного) являются достаточными, чтобы поддержать рН и содержание основных катионов в почвах на уровне даже выше фоновых. Распределение показателей кислотного состояния почв по классам повреждения демонстрирует, что начальные и даже серьезные повреждения экосистем протекают при лучших показателях кислотности по сравнению с фоном, таким образом косвенное воздействие 802 за счет подкисления почв не является фактором повреждения экосистем в регионе. И, наоборот, сильное разрушение экосистем необходимо, чтобы произошло подкисление почв; прямое токсическое воздействие загрязненных почв. Благодаря способности аккумулироваться, концентрации многих элементов достигают очень больших величин и могут оказывать токсическое воздействие на биоту. Только два главных элемента - медь и никель - распределяются на территорию, соответствующую масштабам повреждения экосистем. Распространенность высоких уровней всех других токсичных элементов в О-горизонте намного меньше и их участие в повреждении через почву возможно только на более глубоких стадиях повреждения экосистем. Судя по распределению во мхах, прямое воздействие их на мхи - более вероятный механизм повреждения на ранних стадиях повреждения; косвенное воздействие загрязнения благодаря уменьшению содержания важных питательных элементов - фосфора, калия, марганца и цинка. Это явление наблюдается только в локальной зоне и является скорее не фактором повреждения, а его следствием, как результат нарушения функционирования экосистем и нарушения фундаментальных свойств почв. Марганец и цинк реагируют только на очень сильное разрушение, тогда как для калия и, особенно, фосфора сдвиг ощущается даже на начальных стадиях повреждения; косвенное воздействие загрязнения за счет разрушения мохово-лишайникового яруса, выполняющего важные защитные и регулирующие функции в экосистеме, среди которых наиболее важным является поддержание водного режима. Этот фактор также является достаточно распространенным, поскольку моховый покров отсутствует на 14% российской территории и еще на более 40% - угнетен. Воздействие этого фактора может оказаться даже более серьезным, чем умеренные концентрации загрязнителей в почве, поскольку вода является принципиально важным жизненным фактором.
5. Все перечисленные выше факторы воздействуют одновременно, их сочетания зависят от масштабов охвата каждого фактора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Многие десятки лет окружающая среда Кольского полуострова подвергается воздействию аэротехногенных выбросов промышленных предприятий, среди которых никелевые комбинаты "Североникель" и "Печенганикель" известны как одни из самых крупных в мире источников выбросов SO9 и тяжелых металлов. Оценка воздействия промышленности Мурманской области на наземные экосистемы региона часто концентрировалась только на воздействии основных компонентов этого производства (закиеляющего газа S02, а также меди, никеля и кобальта). Однако добыча и переработка столь разнообразных видов руд (медно-никелевых, апатито-нефелиновых, железной, редкоземельной, слюды) предполагает наличие огромного спектра выбрасываемых промышленностью химических элементов в регионе. Благодаря большим объемам выбросов и достаточно большой длительности жизни в атмосфере многих загрязняющих веществ, они переносятся атмосферными потоками на сотни и тысячи километров от источников выбросов, создавая экологические проблемы на огромной территории. Практически вся западная половина Кольского полуострова, Финская Лапландия и соседняя территория Норвегии находится под воздействием выбросов загрязняющих веществ от промышленных предприятий, расположенных на Кольском полуострове.
Как было показано в нашей работе, в создании экологических проблем в регионе участвует огромный спектр элементов, представляющих все классы элементов: от важных - для экосистем с возможным удобрительным эффектом, до балластных и даже высоко токсичных - для биоты, т.е. аэротехногенный фактор в регионе разворачивается целым комплексом факторов, часто противоположно направленных (закисляющих и подщелачивающих, токсичных и полезных для биоты элементов). Кроме того, была выявлена возможность косвенного воздействия загрязнения через разрушение структуры фитоценоза (например, исчезновение мохово-лишайникового яруса, регулирующего в значительной степени водный и температурный режим субарктических экосистем, т.е. нарушение более жизненно важных параметров).
Оценка последствий всего комплекса факторов, обусловленных аэротехногенными выбросами промышленности в регионе со столь существенным пространственным варьированием всех основных природных факторов (геологического фона, биоклиматического и морского), требует применения принципиально новых теоретических подходов. Предлагаемая концепция комплексной оценки состояния почв крупного индустриально развитого региона на фоне геологической, геоморфологической и биоклиматической неоднородности территории предполагает следующие принципы: территория обследования должна быть соизмерима с масштабами распространения основных элементов/компонентов аэротехногенных выбросов; не выделять один фактор/компонент, даже если это преобладающий компонент выбросов, а учитывать все источники выбросов и весь спектр выбрасываемых элементов, а также возможность косвенного воздействия загрязнения на почвы через нарушение фитоценоза; располагать характеристикой уровней и масштабов аэротехногенной нагрузки по каждому отдельному элементу/компоненту выбросов; выявлять и оценивать все природные факторы, способные влиять на пространственное распределение элементов в почвах исследуемого региона; применять унифицированные методы исследования и анализа на всей обследуемой территории; определять по возможности весь спектр почвенных параметров и элементов, которые могут быть изменены под воздействием аэротехногенных выбросов; увеличивать детальность обследования по мере приближения к источникам выбросов; исследовать почву как компонент экосистемы, ландшафта, т.е. исследованиями должны быть охвачены все основные сопредельные среды (растительность, грунтовые и поверхностные воды); оценка экологических последствий воздействия аэротехногенных выбросов должна быть дана на основе детального анализа поведения каждого элемента в окружающей среде; принимать во внимание наличие других важных факторов повреждения экосистем в регионе (например, перевыпас оленей в Норвегии и Финляндии, рубки леса), косвенное воздействие которых может иметь те же последствия, что и косвенное воздействие аэротехногенного (или главного) фактора.
Стратегия практических мероприятий, направленных на решение экологических проблем в регионе, также должна строиться на комплексной региональной основе с учетом всего существующего спектра предприятий и выбрасываемых ими элементов.
Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Кашулина, Галина Михайловна, Апатиты
1. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. - 360 с.
2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.
3. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.:Гидрохимиздат, 1953. - 296 с.
4. Алещукин Л.В. Геохимия меди, никеля и железа в почвах Мурманского Заполярья // Материалы к геохимии ландшафтов Кольского полуострова. М.: Изд-во МГПИ, 1972. - С.69-94.
5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970.-487 с.
6. Белов Н.П., Барановская A.B. Почвы Мурманской области. Л.: Наука, 1969.- 146 с.
7. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 440 с.
8. Блинов Б.К. Переход ртути в системе почва-растения // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -С.31-36.
9. Большаков В.А., Гальнер Н.Я. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. Обзорная информация ВАСХНИЛ, ВНИИТИСХ. М., 1978.-52 с.
10. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы. М.: Мир, 1988. - 352 с.
11. Веденеев А.Л., Иванов Г.И. Влияние длительного промышленного загрязнения на свойства бурой горно-лесной почвы. Владивосток, 1983. - 96 с.
12. Виноградов А.П. Среднее содержание элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. -№ 7. - С.555-571.
13. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Под ред. Л.А.Гришиной. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 205 с.
14. Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова / Под ред. Б.Н.Норина и В.Т.Ярмишко. Л.: Изд-во БИН АН СССР, 1990. - 195 с.
15. Войткевич Г.В., Кокин A.B., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. - 480 с.
16. Второва В.Н. Круговорот веществ в некоторых типах северотаежных еловых лесов при техногенном воздействии // Почвоведение. 1986. - № 4. - С.90-101.
17. Вредные вещества в промышленности. T.II / Под ред. Н.В.Лазарева. Л.: Химия, 1971.-619 с.
18. Гапон E.H. К теории ионообменной адсорбции в почвах // Журн. общ. химии. 1933. - Т.З, вып.2. - С. 153-163.
19. Геология СССР. T.XXVII, Мурманская область. 4.1. Геологическое описание. М.: Госгеолтехиздат, 1958. - 714 с.
20. Гидрогеология СССР. Том XXVII. Мурманская область и Карельская АССР. Северо-Западное территориальное геологическое управление. Тематическая комплексная экспедиция. М.: Недра, 1971. - 295 с.
21. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по их устойчивости к химическому загрязнению // Земельные ресурсы мира, их использование и охрана. М., 1978. - С.85-98.
22. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988.-328 с.
23. Гольдшмидт В.М. Принципы распределения химических элементов // Сборник статей по геохимии редких элементов. M.-J1., 1938. - С.36-54.
24. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты pro геохимии. М.: Наука,1983.- 160 с.
25. Гришина Л.А., Костенко A.B. Влияние атмосферного загрязнения S02 на основные звенья биогеохимического цикла серы в лесных биогеоценозах. М.: ВИНИТИ, 1986. - 18 с.
26. Гришина Л.А., Фомина Г.Н. Влияние промышленного загрязнения на процессы трансформации органического вещества // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду: Тез. докл. Пущино, Изд-во НТИ ПНЦ РАН,1984.-С.51-53.
27. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. - 200 с.
28. Гуревич В.И. Гидрохимические исследования аэротехногенного заражения в Мончегорском районе. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1966.-87 с.
29. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды -глобальная геохимия // Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980.-С.3-12.
30. Добровольский В.В. География микроэлементов: глобальное рассеяние. -М.: Мысль, 1983.-272 с.
31. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М.: Изд-во МГУ,1985.-224 с.
32. Добровольский Г.В., Гришина, Л.А., Розанов Б. Г., Таргульян В.О. Влияние человека на почву, как компонент биосферы // Почвоведение. 1985. -№ 12.-С.55-56.
33. Добровольский Г.В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. - 261 с.
34. Дылис Н.В. Структурно-функциональная организация биогеоценотических систем и ее изучение // Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука, 1974. - С. 14-23.
35. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1995. - 272 с.
36. Евдокимова Г.А., Кислых Е.Е., Мозгова Н.П. Биологическая активность почв в условиях аэротехногенного загрязнения на Кольском Севере. Л.: Наука, 1984.-121с.
37. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Аккумуляция меди и никеля почвенными грибами // Микробиология. 1991.- Т.60, вып.5. - С.801-806.
38. Евдокимова Г.А., Зенкова И.В., Переверзев В.Н. Биодинамика процессов трансформации органического вещества в почвах Северной Фенноскандии. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2002. 154 с.
39. Евтюгина З.А. Особенности водной миграции химических элементов в ландшафтах, подверженных антропогенному загрязнению: Препр. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1994.-48 с.
40. Евтюгина З.А. Роль еловых биогеоценозов Кольского полуострова в формировании кислотности и состава природных вод в условиях промышленного загрязнения. Автореф. дис. канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 1997. - 25 с.
41. Егоров В.И., Калининская Т.А., Миллер Ю.М. Асимбиотическая фиксация азота в подзолистых почвах Кольского полуострова // Микробиология. -1978. № 57, т.5 - С.854-859.
42. Елсаков Г.В., Вихман, М.И. Микроэлементы почвообразующих пород земледельческих территорий Мурманской области // Почвоведение. 1994. - № 3. -С.59-62.
43. Зонн C.B. Железо в почве. М.: Наука, 1982. - 207 с.
44. Зырин Н.Г., Гринь A.B., Ли С.К., Обухов А.И., Платонов Г.В. Техногенное загрязнение и нормирование высоких концентраций микроэлементов в почвах // Докл. 9-й Всесоюз. конф. по проблемам микроэлементов в биологии. Кишинев, 1981. - С. 102-106.
45. Зыри'н Н.Г., Сердюкова A.B., Соколова Т.А. Сорбция свинца и состояние поглощенного элемента в почвах и почвенных компонентах // Почвоведение. -1986. № 4. - С.39-44.
46. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник в 6 кн. -М.: Недра, 1994.
47. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я., Ровинский Ф.Я., Рябошапко А.Г., Филлипова Л.М. Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-269 с.
48. Израэль Ю.А., Ровинский Ф.Я. (Ред.) Обзор загрязнения окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат, 1991. - 212 с.
49. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. -М.: Мир, 1989. -439 с.
50. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. М.: Изд-во МГУ, 1993.-184 с.
51. Кашулина Г.М., Никонов B.B. Дыхание Al-Fe-гумусовых подзолов северотаежных ельников в зоне техногенного воздействия // Диагностика деградации и воспроизводства лесных почв: Тез. докл. Тарту, 1987. - С.77-78.
52. Кашулина Г.М. Содержание и запасы тяжелых металлов в подстилке ельников, подверженных техногенному воздействию // Антропогенное воздействие уа экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. - С.51-54.
53. Кашулина Г.М. Физико-химические свойства Al-Fe-гумусовых подзолов техногенно-трансформированных еловых биогеоценозов // Почвообразование на Кольском Севере. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. - С.59-72.
54. Кашулина Г.М. Некоторые особенности внутрибиогеоценотических различий свойств Al-Fe-гумусовых подзолов // Структура и функции наземных и водных экосистем Севера в условиях антропогенного воздействия. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1990. - С.71-84.
55. Кашулина Г.М. Al-Fe-гумусовыв подзолистые почвы еловых биогеоценозов в условиях длительного аэротехногенного загрязнения: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1993. - 26 с.
56. Кашулина Г.М., Пивоварова Н.Б., Мокротоварова О.И. Загрязнение оксидами азота воздуха в Мурманской области и выпадение нитратов в экосистемы // Эколого-географические исследования Кольского Севера. -Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. С.60-70.
57. Кислые осадки и лесные почвы. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. - 322 с.
58. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. - 223 с.
59. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. - 263 с.
60. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. - 299 с.
61. Козлов Е.К. Естественные ряды пород никеленосных интрузий и их металлогения. На примере Кольского полуострова. Л.: Наука, 1973. - 287 с.
62. Крючков В.В., Сыроид H.A. Изменение экосистем Кольского Севера под влиянием антропогенной деятельности // Тез. докл. УШ Всесоюз. симпоз. "Биологические проблемы Севера". Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1979.-С.39-42.
63. Крючков В.В., Макарова Т.Д. Аэротехногенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. - 96 с.
64. Лаврова М.И. Четвертичная геология Кольского полуострова. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. - 233 с.
65. Левина В.И. Сезонная динамика влажности и химических свойств подзолистых, горно-подзолистых и горно-тундровых почв Мурманской области // Почвенные режимы на Полярном Севере. Л.: Наука, 1969. - С.5-58.
66. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / Ред. В.А.Алексеев. Л.: Наука, 1990,- 198 с.
67. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 1998. - 287 с.
68. Лукина Н.В., Никонов В.В. Техногенная трансформация запаса и структуры фитомассы напочвенного покрова еловых лесов Кольского Севера // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1988. - С.29-37.
69. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. В 2 ч. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1996. -4.1.-213 е., 4.2. 192 с.
70. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1968.447 с.
71. Малюга Д.П. К вопросу о содержании Со, Ni и Си в почве // Докл. АН СССР. 1944. - Т.43, N 5. - С.216- 220.
72. Манаков К.Н. Водная миграция минеральных элементов в северо таежных ландшафтах Кольского полуострова // Почвенные режимы на Полярном Севере. Л.: Наука, 1969. - С.104-117.
73. Манаков К.Н. Элементы биологического круговорота на Полярном Севере. Л.: Наука, 1970. - 160 с.
74. Манаков К.Н. Продуктивность и биологический круговорот в тундровых биогеоценозах. Л.: Наука, 1972. - 148 с.
75. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. - 196 с.
76. Моисеенко Т.И. Теоретические основы нормирования антропогенных нагрузок на водоемы. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1997. - 261 с.
77. Мотузова Г.В. Принципы и методы почвенно-химического мониторинга. -М.:Изд-во МГУ, 1988.- 100 с.
78. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер.З. Многолетние данные. 4.1-6, вып.2, Мурманская область. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 316 с.
79. Нежданова И.К., Суетин Ю.П., Свешников Г.Б. Загрязнение окружающей среды канцерогенными элементами Ni и Со в результате деятельности горнорудного предприятия // Растения и химические канцерогены. Л.: Наука, 1979.
80. Никонов В.В. Почвообразование на северном пределе сосновых биогеоценозов. Л.: Наука, 1987. - 141 с.
81. Никонов В.В., Переверзев В.Н. Почвообразование в Кольской Субарктике. Л.: Наука, 1989. - 169 с.
82. Никонов В.В., Лукина Н.В., Фронтасьева М.В. Рассеянные элементы в подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах в условиях воздушного загрязнения медно-никелевым производством и изменяющегося литоге.нного фона // Почвоведение. 1999а. - № 3. - С.370-382.
83. Никонов В.В., Лукина Н.В., Фронтасьева М.В. Рассеянные элементы в Al-Fe-гумусовых подзолистых почвах в условиях воздушного загрязнения апатитово-нефелиновым производством // Почвоведение. 19996. - № 12. -С.1492-1501.
84. Орешкина Н.С. Статистические оценки пространственной изменчивости свойств почв. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 112 с.
85. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1992. - 374 с.
86. Основы лесной биогеоценологии / Ред. В.Н.Сукачев, Н.В.Дылис. М.: Наука, 1964. - 574 с.
87. Переверзев В.Н., Кислых Е.Е. Азот в почвах Кольского полуострова. -Л.: Наука, 1978,- 126 с.
88. Переверзев В.Н. Биохимия гумуса и азота почв Кольского полуострова. -Л : Наука, 1987.-303 с. . :
89. Переверзев В.Н., Алексеева Н.С. Органическое вещество в почвах Кольского полуострова. Л.: Наука, 1980. - 228 с.
90. Переверзев В.Н., Свейструп Т.Е., Стрелкова М.С. Генетические особенности альфегумусовых подзолов лесной зоны Северной Фенноскандии // Почвоведение. 2000. -№ 7. - С.789-799.
91. Переверзев В.Н. Тундровые почвы Северной Фенноскандии на породах разного состава // Почвоведение. 2001. - № 7. - С.798-805.
92. Переверзев В.Н. Почвы тундр Северной Фенноскандии. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2001,- 127 с.
93. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1975.-340 с.
94. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН, 1997. - 166 с.
95. Понизовский A.A., Мироненко Е.В. Механизмы поглощения свинца (II) почвами //Почвоведение. 2001. - № 4. - С.418-429.
96. Пономарева В.В. Теория подзолообразовательного процесса. Л.: Наука, 1964. - 379 с.
97. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980.-221 с.
98. Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука, 1974.-401с.
99. Раменская М.Л. Анализ флоры Мурманской области и Карелии. Л.: Наука, 1983.-216 с.
100. Раткин Н.Е., Асминг В.Э., Кошкин В.В. Моделирование аэротехногенного загрязнения снежного покрова (на примере Печенгского района) // Эколого-географические проблемы Кольского Севера. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999.-С.28-42.
101. Ревич Б.А., Сает Ю.А., Смирнова P.C. Методические рекомендации для оценки загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве // Экологический вестник России. -1991. № 9. - С.12-23.
102. Репневская М.А. К изучению подзолов сосновых лесов юго-западной части Кольского полуострова: Автореф. дис . канд. биол. наук. Л., 1970.- 19с.
103. Ресурсы и геохимия подземных вод Карелии / А.В.Иешина, И.К.Поленов, МАБогачев, В.С.Теруков, Л.Ф.Логинова, Е.АЛерская, Г.С.Бородулина. -Петрозаводск: Изд. Карельского филиала АН СССР, 1987. 151 с.
104. Ровинский Ф.Я., Бурцева Л.В., Петрухин В.А. и др. Фоновое содержание свинца, ртути, мышьяка и кадмия в природных средах (по мировым данным) // Мониторинг фонового загрязнения природной среды. Вып.1. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-С.14-35.
105. Роде А. А. Подзолообразовательный процесс. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1937.-454 с.
106. Родин J1.E., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологического круговорота в основных типах растительности Земного шара. -Л.: Наука, 1965.-254 с.
107. Ройзин М.Б. Сезонная динамика микроорганизмов подзолистых, горноподзолистых и горно-тундровых почв // Почвенные режимы на Полярном Севере. Л.: Наука, 1969. - С.59-103.
108. Руководство по химическому анализу вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-599 с.
109. Рябошапко А.Г., Шопаускене Д.А., Эрдман Л.К. Фоновые уровни S02 и N02 и глобальный баланс серы. Тр. / Ин-т прикладной геофизики, 1978. -Вып.39. - С.20-33.
110. Сауков Л.А., Айдиньян Н.Х., Озерова H.A. Очерки геохимии ртути. М.: Недра, 1972.-336 с.
111. Сизов И.И., Цветков В.Ф. О токсичности загрязненных промышленными выбросами почв для древесных и кустарничковых пород // Взаимодействие между лесными экосистемами и загрязнителями: Тез. докл. Таллин: Изд-во АН Эстон. ССР, 1982. -С.117-118.
112. Сисигина Т.И., Фрыгин В.Ф. Загрязнение приземного слоя воздуха аэрозолями металлов в окрестностях предприятия цветной металлургии. Тр. / Ин-т прикладной геофизики, 1988. - Вып.72. - С.53-65.
113. Скарлыгина-Уфимцева М.Д., Суетин Ю.П., Нежданова И.К. Влияние техногенного загрязнения на уровень содержания канцерогенных элементов -никеля и кобальта в различных компонентах геосистем // Растения и химические канцерогены. Л.: Наука, 1979. - С.183-185.
114. Смит Х.Уильям. Лес и атмосфера. М.: Прогресс, 1985. - 429 с.
115. Снакин В.В., Кесов E.H. Анализ неоднородности и изменчивости свойств почв в различных экосистемах // Биологический круговорот и процессы почвообразования. Пущино, 1984. - С. 131-149.
116. Соколова Т.А., Мотузова, Г.В., Малинина М.С., Обуховская Т.Д. Химические основы буферности почв. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 106 с.
117. Состояние окружающей природной среды Мурманской области в 2000 году. Доклад Комитета природных ресурсов по Мурманской области. Мурманск, 2001,- 186 с.
118. Состояние природной среды и проблемы экологии на Кольском полуострове в 1996 году. Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды Мурманской области. Мурманск, 1997. - 124 с.
119. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. - 268 с.
120. Федорец Н.Г. Трансформация азота в почвах лесных биогеоценозов Северо-запада России: Автореф. дис. . докт. с.-х. наук. Санкт-Петербург, 1997. - 41 с.
121. Химическое загрязнение почв и их охрана. Словарь-справочник / Ред. Д.С.Орлов, М.С.Малинина, Г.В.Мотузова и др. М.:Агрохимиздат, 1991.-303 с.
122. Чернышев А.К., Заичко Н.Д. Очистка газов от окислов азота. Обзорная информация. Серия: Азотная промышленность. М.: Изд. Научно-исслед. ин-та технико-экономических исследований, 1975. - 91 с.
123. Чертов О.Г., Меньшикова Г.П. О взаимодействии кислых осадков на лесные почвы // Изв. АН СССР. Сер. биоЛ. 1983. - № 6. - С.906-913.
124. Чертов О.Г., Лянгузова И.В., Кордюкова Е.В. Подвижность тяжелых металлов в загрязненных гумусово-иллювиальных подзолистых почвах // Почвоведение. 1985. - № 5. - С.50-56
125. Чертов О.Г., Лянгузова И.В., Друзина В.Д., Меньшикова Г.П. Влияние на лесные почвы загрязнения серой в комплексе с тяжелыми металлами // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л.: Наука, 1990. - С.65-72.
126. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. Автореф. дис. . докт. биол. наук.-М., 1983.-49 с.
127. Ушакова Г.И. Экологические особенности минерального обмена в лесных биогеоценозах горного района Хибин // Почвенно-агрохимические исследования в ботанических садах СССР. Апатиты, 1984. - С.51-61.
128. Ушакова Г.И. Влияние удобрений на биогеохимическую миграцию макроэлементов в лесу // Агрохимические исследования на Кольском Севере. -Апатиты: изд. КНЦРАН, 1993. С.58-66.
129. Ушакова Г.И. Биогеохимическая миграция элементов и почвообразование в лесах Кольского полуострова. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1997. - 150 с.
130. Экологический атлас Мурманской области. Москва-Апатиты, 1999. - 48 с.
131. Экспресс-метод полного валового анализа почв. Сост. Ю.И.Добрицкая. -М.: Изд. Почвенного ин-та им.В.В.Докучаева, 1973. 47 с.
132. Яковлев Б.А. Климат Мурманской области. Мурманск, 1961. - 180 с.
133. Ярмишко В.Т. Корневая система как индикатор техногенного загрязнения // Ботанический журнал. 1987. - № 72 (3). - С.340-346.
134. Aamlid D. Pollution in forests. Analyses of precipitation at intensively monitored research plots in Norway in 1992 // Rapport of Skogforsk, 1993. N 23/93. -P. 1-27. (in Norwegian).
135. Aamlid D., Venn K. Methods of monitoring the effects of air pollution on forest and vegetation of eastern Finnmark, Norway // Norwegian Journal of Agricultural Sciences, 1993. -N 7. P.71-87.
136. Aamlid D., Venn K., Stuanes O. Forest decline in Norway: monitoring results, international links and hypotheses // Norwegian Journal of Agricultural Sciences. Supplement, 1990.-N 4.-27 p.
137. Abrahamsen G. Effects of acid precipitation on soil and forest. 4. Leaching of plant nutrients // Ecological impact of acid precipitation. Oslo-As, 1980. - P. 196.
138. Adriano D.C. Trace elements in the terrestrial environment. New York: Springer Verlag, 1986. - 533 p.
139. Ahti Т., Hamet-Ahti L., Jalas J. Vegetation zones and their sections in northwestern Europe//Annales Botaniei Fennici. 1968. -N 3. - P. 169-211.
140. Alexeyev V.A. Impacts of air pollution on for north forest vegetation // The Science of the Total Environment. 1995. - V.160/161. - P.605-617.
141. Alloway B.J. (Ed.). Heavy metals in soils. London: Blackie Academic and Professional, 1990. - 339 p.
142. Anderson H.A., Berrow M.L., Farmer V.C., Hepburn A., Russel J.D and Walker A.D. A reassessment of podzol formation processes // J. of Soil Science. -1982. N 33. - P.125-136.
143. Anderson H., Peacock S., Berg A., Ferrier R.C. Interaction between antropogenic sulphate and marine salts in the Bs horizons of acidic soils in Scotland // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - V.85. - P. 1083-1088.
144. Arctic Pollution Issue: A state of the Arctic environment report. Arctic monitoring and assessment programme (AMAP). Oslo, 1997, - 188 p.
145. Aylmore L.A.G., Karim K., Quirk J.P. 1967. Adsorption and desorption of sulfate by soil constituents // Soil Science. 1967. - V.103. - P. 10-15.
146. Ayras M., Reimann C. Joint ecogeochemical mapping and; monitoring in the scale of 1:1 million in the west Murmansk region and contiguous areas of Finland and Norway Field Handbook. - Trondheim: Nor. Geol. Unders. Rep., 1995. -N 95.111. - 33 p.
147. Bargagli R. Trace elements in terrestrial plants: an ecophysiological approach to biomonitoring and biorecovery. Berlin: Springer Verlag, 1998. - 324 p.
148. Barrie L.A., Gregor B., Hargrave B., Lake R., Muir D.C.G., Shearer R., Tracey B., Bidleman T. Arctic contaminants: sources, occurrence and pathways // Science of the Total Environ. 1992. - N 122. - P. 1-74.
149. Barrow N.J. Studies on the adsorption of sulfate by soils// Soil Science. -1967.-V. 104. -P.342-349.
150. Bishop K.H., Hultberg H. Reversing acidification in a forest ecosystem: The Gardsjon covered catchment experiment // Ambio. 1995. - V.24. - P.85-91.
151. Bobbink R., Heil G.W., Raessen M. B. A. G. Atmospheric deposition and canopy exchange processes in heathland ecosystems // Environ. Pollution. 1992. -V.75. - P.29-37.
152. Bolloch O. Le, Guerzoni S. Acid and alkaline deposition in precipitation on the western coast of Sardinia, Central Mediterranean (40° N, 8° E) // Water, Air and Soil Pollution. 1995.- N 85,- P.2155-2160.
153. Breemen N. van, Burrough P.A., Velthorst E.J., Van Dobben H.F. De Wit T., Ridder T.B., Reijnders H.F.R. Soil acidification from atmospheric ammonium sulfate in forest canopy throughfai! // Nature. 1982. - N 299. - P.548-550.
154. Bringmark L., Kvarnas H. Leaching of nitrogen from small forest catchments having different deposition and different stores of nitrogen // Water, Air and Soil Pollution, 1995.-N 85. P. 1167-1172.
155. Brodin Y.-W., Kuylenstierna J.C.I. Acidification and critical loads in Nordic Countries: A background //Ambio. 1992. - V.21. -N 5. - P.332-338.
156. Caritat P. de, Reimann C., Chekushin V., Bogatyrev I., Niskavaara H., Broun J. Mass balance between emission and deposition of airborne contaminants // Environ. Sci. Tech. 1997. - V.31. - P.2966-2972.
157. Caritat P. de, Danilova S., Jager O., Reimann C., Storro G. Groundwater composition near the nickel-copper smelting industry on the Kola Peninsula, central Barents Region (NW Russia and NE Norway) // J. of Hydrology. 1998a. - Y.208. -P.92-107.
158. Caritat P. de, Ayras M., Niskavaara H., Chekushin V.A., Bogatyrev I., Reimann C. Snow composition in eight catchments in the central Barents Euro-Arctic Region // Atmospheric Environ. 1998b. - V.32. - N 14/15. - P.2609-2626.
159. Cerny J., Paces T. (Eds.) ACID RAIN'95: 5th International conference on acidic deposition. Science and Policy. Field excursion guide "Acidification in the Black Triangle Region". Prague, 1995. - 97 p.
160. Chao T.T., Harward M.E., Fang S.C. Soil constituents and properties in the adsorption by sulphate ions // Soil Science. 1962. -N 94. - P.276-283.
161. Chekushin V. A., Bogatyrev I. V., Caritat P. de, Niskavaar^ H., Reimann C., Annual atmospheric deposition of 16 elements in eight catchments of the central Barents region // The Science of the Total Environ. 1998. - V.220. - P.95-114.
162. Christensen T.H. Cadmium soil sorption at low concentrations. I. Effect of time, cadmium load, pH and calcium // Water, Air and Soil Pollution. 1984. - N 21. -P.105-114.
163. Critical loads for sulphur and nitrogen // Report from workshop held at Skokoster, Sweden 19-24 March, 1988. UN/ECE and Nordic Council of Ministers, 1988. -N 15. - 418 p.
164. Derome J. Acid -induced aluminum mobilization in Finnish mineral soils / Regional Acidification Models. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1989. - P.23-30.
165. Dutter R., Leitner T., Reimann C., Wurzer F. Grafishe und geostatistiche Analyse am PC. Beiträge zur Umweltstatik. Wien: Schriftenreihe der Technischen Universität, 1992. - P. 78-88.
166. Duxburry T. Ecological aspects of heavy metal responses in microorganisms / Advances in microbial ecology. New-York-London: Plenum Press, 1985. - P. 185-23 5.
167. Eriksson E. Retention and release of sulphate in soil / Critical loads for sulphur and nitrogen. Copenhagen: Nordic Council of Ministers, 1988. - P.151-184.
168. Erisman J.W. Acid deposition to nature areas in the Netherlands: Part 1. Methods and Results//Water, Air and Soil Pollution. 1993. -N 71. - P.51-80.
169. Faller N. Der Schwefeldioxid aus der Luft als entscheidende Nahrstoffquelle fur diePflanze // Lanwitsch. Forsch. 1970. -N 18(25). - P.48-54.
170. Farrell E.P. Atmospheric deposition in maritime environments and its impact on terrestrial ecosystems // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - N 85. - P.123-130.
171. Fisher B.E.A. A review of the process and models of Long-range transport of air pollutants / Atmospheric Environment.-1983. N 17. - P. 1865-1880.
172. Fitzgerald J.W., Strickland T.C., Swank W.T. Metabolic fate of inorganic sulphate in soil samples from undisturbed and managed forest ecosystems // Soil Biol. Biochem. 1982. - N 14. - P.529-536.
173. Fitzgerald J.W., Ash J.T., Strickland T.C. Formation of organic sulphur in forest soils: a biologically mediated process // Can. J. For. Res. 1983. -N 13. -P. 1077-1082.
174. Fortescue J.A.C. Landscape geochemistry: retrospect and prospect 1990 // Applied Geochemistry. - 1992. - N 7. - P.l-53.
175. Fox R.L., Olson R.A., RJioades H.F. Evaluating the sulfur status of soils by plant and soil tests // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1964. - N 28. - P.243-246.
176. Fuller R.D., Simone C.T., Driscoll C.T. Forest clear-cutting effect on trace inetal concentrations: Spatial patterns in soil solution and streams // Water, Air and Soil Pollution, 1988. -N 40. P. 185-195.
177. Galloway J.N., Thornton J.D., Norton S.A., Volchok H.L., McLean R.A.N. Trace metals in atmospheric deposition: a review and assessment // Atmospheric Environ. 1982,-N 16.-P. 1677-1700.
178. Galloway J.N. Acid deposition: perspectives in time and space / Water, Air and Soil Pollution. 1995. - V.85. - P. 15-24.
179. Garcia-Miragaya J., Page A.L. Influence of ionic strength and inorganic complex formation on the sorption of trace amounts of Cd by Montmorillonite // Soil Sci. Soc. Am. J. 1976. - N 40. - P.658-663.
180. Gobran G.R., Nilsson S.I. Effects of forest floor leachate on sulfate retention in a Spodosol soil // J. Environ. Qual. 1988. - N 17. - P.235-239.
181. Granhall U., Lindberg T. Nitrogen fixation in some coniferous forest ecosystems / Environmental role of nitrogen-fixing blue-green algae and asymbiotic bacteria // Ecological Bulletin. 1978. - N 26. - P.178-192.
182. Graedel T.E., Benkovitz C.M., Keene W.C., Lee D.S., Marland G. Global emission inventories of acid-related compounds // Water, Air and Soil Pollution. -1995.-N 85.-P.25-36.
183. Gunn J.M. (Ed.). Restoration and Recovery of an Industrial Region. Progress in restoring the smelter-damaged landscape near Sudbury, Canada. New York: Springer Verlag, 1995. - 358 p.
184. Gustafsson J.P. Modeling pH-dependent sulfate adsorption in the Bs horizon of podzolized soils // J. Environ. Qual. 1995. - N 24. - P.882-888.
185. Gustafsson J.P. Responce of spodic B horizons to acidic precipitation in Northernmost Fennoskandia // Water, Air and Soil Pollution. 1996. - N 89. - P.205-220.
186. Gustafsson J.P., Jacks G. Sulphur status in some Swedish podzols as influenced by acidic deposition and extractableorganic carbon //Environ. Pollution. 1993. -N 81. -P.185-191.
187. Hallgren J. E. Physiological and biochemical effects of sulfur dioxide on plants // Sulfur in the Environment. Part II. Ecological impacts. New York: Wiley, 1978 -P. 163-209.
188. Hansmann D.D., Anderson M.A. Using electrophoresis in modeling sulfate, selenite, and phosphate adsorption onto goethite // Environ. Sci. Technol. 1985. - N 19. -P.544-551.
189. Harrison R.B., Johnson D.W., Todd D.E. Sulfate adsorption and desorption reversibility in a variety of forest soils // J. Environ. Qual. 1989. - N 18. - P.419-425.
190. Heil G.W. LAI of grassland and their roughness length / Vegetation structure in relation carbon and nutrient Economy. The Hague: SPB Academic Publishing, 1988. - P.149-155. ;
191. Helmisaari H.-S., Malkonen E. Acidity and nutrient content of throughfall and soil leachate in three Pinus Sylvestris stands // Scandinavian Journal of Forest Research.- 1989.-N4.-P. 13-28.
192. Hindar A., Henriksen A., Torseth K., Semb A. Acid water and fish death // Nature. 1994.-N 372.-P.327-328.
193. Henriksen A., Brakke D.F, Increasing contribution of nitrogen to the acidity of surface water in Norway // Water, Air and Soil Pollution, 1988, N 42. - P.183-201.
194. Henriksen A., Traaen T., Manio J., Forsus M., Wilander A., Moiseenko T., Harriman R. Regional lake survey 1995 in Finland-Norway, Sweden-Denmark-Russian Kola-Russian Karelia and Wales. Nordic Council of Ministers Report, 1997.- 102 p.
195. Hingston F.J., Posner A.M., Quirk, J.P. Anion adsorption by goetite and gibbsite: I. The role of the proton in determining adsorption envelopes // J. Soil Science. 1972.-N23.-P. 177-192.
196. Hornbeck J.W., Kropelin W. Nutrients removal and leaching from whole-tree harvestof northern hardwoods // J. Environ. Qual. 1982. - N 11. - P.309-316.
197. Jaffe D., Cerundolo B., Rickers J., Stolzberg R., Baklanov A. Deposition of sulfate and heavy metals on the Kola Peninsula // The Science of the Total Environ. -1995.-N 160/161.-P.127-134.
198. Jarvinen O., Vanni T. Bulk deposition chemestry in Finland / Acidification in Finland.- Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag. 1990. - P.151-165.
199. Jenne E.A. Control on Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn concentration in soils and water//Am. Chem. Soc. Spec. Publ. 1967. - V.73. - P.337-345.
200. Jevtjugina Z. The atmospheric pollution load on forest ecosystem in the central part of the Kola Peninsula / Research into forest damage connected with air pollution in Finnish Lapland and the Kola Peninsula of the USSR-rRovaniemi, 1991. -P.132-141.
201. Johonson D.W., Todd D.E. Relationships among iron, aluminium, carbon and sulphate in a variety of forest soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1983. - N 47. - P.792-800.
202. Jordan M.J., Lechevalier M.P. Effects of zink-smelter emission on forest soil microflora// Can. J. Microbiol. 1975. - V.21. - P.1855-1865.
203. Juma N.G., Tabatabai M.A. Effect of trace elements on phosphatase activity in soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1977. - V.41. - P.343-346.
204. Kallio S., Kallio P. Nitrogen fixation in lichens at Kevo, North-Finland / Fennoscandian Tundra Ecosystems. Berlin: Springer-Verlag. - 1975. - P.291-304.
205. Karaban R.T., Gutarsky M.L. Studies of precipitation contamination levels over the North-Western forests of Russia subject to emission from the two nickel smelters // Water, Air, and Soil Pollution. 1995. -N 85. - P.2071-2076.
206. Karltun E., Gustafsson J.P. Interference by organic complexation of Fe and A1on the SO 4 adsorption in Spodic B horizons in Sweden // J. of Soil Science. 1993. -N 44. - P.625-632.
207. Kashulina G., Reimann C., Finne T.E., Halleraker J.H., Ayras M., Chekushin V.A. The state of the ecosystems in the Central Barents Region: scale, factors and mechanism of disturbance // The Science of the Total Environ. 1997. - N 206. -P.203-225.
208. Kashulina G., Raisanen M.-L., Reimann C., Caritat P. de, Bogatyrev I. Acidity status and mobility of Al in podzols near SOj emission sources on the Kola Peninsula, NW Russia// Applied Geochemistry. 1998b. - V.13. - P.391-402.
209. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (1) results of a catchment based multi-medium study // Environ. Pollution. - 2001. - N 114. - P.3-19.
210. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (2) results of a multi-medium regional mapping study // Environ. Pollution. - 2002. - N 116. - P.337-350.
211. Kashulina G., Reimann C., Banks D. Sulphur in the Arctic environment (3). Environmental impact // Environ. Pollution, in print.
212. Kershaw K.A. Physiological ecology of lichens. Cambridge University Press. - Cambrige, UK. - 1985. - 293 p.
213. Kooner Z.S., Jardine P.M., Feldman S. Competative surface complexation reactions of sulfate and natural organic carbon on soil / J. Environ. Qual. 1995. - N 24. -P.656-662.
214. Koptsik G., Koptsik S. Critical loads of acid deposition for forest ecosystems in the Kola peninsula // Water, Air and Soil Pollution. -1995. -N 85. P. 2553-2558.
215. Koptsik G., Muchina I. Effect of acid deposition on acidity and exchangeable cations in the podzols of Kola Peninsula// Water, Air and Soil Pollution. 1995. - N 85. -P.1209-1214.
216. Kozlov M. V., Haukioja E., Yarmishko V. T. (Eds.) Aerial pollution in Kola Peninsula. Proceeding of the International Workshop, April 14-16, 1993, St. Petersburg. Apatity: Kola Science Centre, 1993. - 417 p.
217. Kram P., Hruska J. Influence of bedrock geology on elemental fluxes in two forested catchments affected by high acidic deposition // Applied Hydrogeology. -1994. -N 2/94. P.50-58.
218. Kruchkov V.V. Heavy metal accumulation in spruce needles and changes in the northern taiga ecosystems I Environmental Geochemistry in Northern Europe: Proc. of the First Symp. on Environ. Geoch. in Northern Europe. Espoo, 1991. -P. 177-184.
219. Kruchkov V.V. Degradation of ecosystems around the "Severonikel" smelter complex / Aerial pollution in Kola Peninsula: Proc. of the International Workshop, April 14-16, 1992, St.Petersburg. Apatity: Kola Science Centre, 1993. - P.35-46.
220. Krug E.C. Review of acid-deposition-catchment interaction and comments on future research needs// J. of Hydrology. 1991. - P. 1-27.
221. Malkonen E., Derome J., Kukkola M. Effects of nitrogen inputs on forest ecosystem. Estimation based on long-term fertilisation experiments / Acidification in Finland. Berlin: Springer-Verlag, 1990. - P.325-347.
222. Manion P.D. Tree Decease Concepts. New Jersy: Prentice-Hall, 1981. - 339 p.
223. Mankovska B. Geochemical atlas of Slovakia. Forest biomass. Bratislava, Geological survey of Slovakia, 1996. - 87 p.
224. Manninen S., Huttunen S. Critical level of S02 for subarctic Scots pine forests // Environmental pollution in the Arctic: Extended abstracts of the AMAP International Symposium. Tromso, Norway June 1-5, 1997. Tromso, 1997. - P. 173-174.
225. McGrath S.P. Behaviour of trace elements in terrestrial ecosystems // Contaminated soils. Paris: INRA, 1997. - P.35-54.
226. McFee W.W., Kelly J.M., Beck R.H. Acid precipitation effects on soil pH and base saturation of exchange sites // Water, Air and Soil Pollution. 1977. - N 7. - P.401 -408.
227. McLaughlin S.B. Effects of air pollution on forests. A critical revies // J. Air Pollut. Contr. Assoc. 1985. - V.35. - N 5. - P.512.534.
228. Matzner E., Murach D. Soil changes induced by air pollutant deposition and their implication for forests in Central Europe // Water, Air and Soil Pollution. 1995. -N 85. - P.63-76.
229. Moiseenko T.I. Acidification and critical loads in surface waters: Kola, Northern Russia // Ambio. 1994. - V.23. - N 7. - P.418-424.
230. Morth C.M., Torssander P. Sulfur and oxygen isotope ratios in sulfate during an acidification reversal study at Lake Gardsjon, western Sweden // Water, Air and Soil Pollution. 1995.-N 79. - P.261-278.
231. Mott C.J.B. Anion and ligand exchange / The chemistry of soil processes. -New York: Wiley, 1981,- P. 179-218.
232. Niemela J., Ekman I., Lukashov A. (Eds.). Quaternary deposits of Finland and north-western part of Russian Federation and their resources 1:1000000. Espoo: Geological Survey of Finland, 1993.
233. Nodvin S.C., Driscoll C.T., Likens G.E. The effect of pH on sulfate adsorption by a forest soil // Soil Science. 1986. - N 142. - P. 69-75.
234. Norrish K. The geochemistry and mineralogy of trace elements // Trace Elements in Soil-Plant-Animal Systems. New York: Academic Press. - 1975. - P.55-71.
235. Norton S.A. Chenging in chemical processes in soil caused by acid precipitation // Water, Air and Soil Pollution. 1977. - V.7. - P.389-400.
236. Nriagu J.O. Global inventory of natural and anthropogenic emissions of trace metals to the atmosphere / / Nature. 1979. - V.279. - P.409-417.
237. O'Neil P. Environmental chemistry / George Allen and Unvin. London, 1985. - 243 p.
238. Overrin L. Sulfer pollution patterns observed: leaching of calcium in forest soil determined //Ambio. 1972. - V.l. - P. 145 -147.
239. Pacyna J.M. Emission factors of atmospheric elements // Toxic metals in the atmosphere. Chichester, 1986. - P. 1-32.
240. Pacyna J.M., Ottar B. Transport and chemical composition of the summer aerosols in the Norwegian Arctic//Atmospheric Environ., 1985. -N 19. P.2109-2120.
241. Parfitt R.L., Smart R.S.C. The mechanism of sulfate adsorption on iron oxides // Soil Sci. Soc. Am. J. 1978. - N 42. - P.48-50.
242. Pozniakov V.Ya. The "Severonikefsmelter complex: history and development // Aerial pollution in Kola Peninsula: Proceedings of the International Workshop, April 1416, 1992, StPetersburg. Apatity: Kola Science Centre, 1993. - P.16-19.
243. Preub A. Action levels for mobile (NH4N03-extractable) trace elements in soils based on German national standard DIN 19730 // Contaminated soils. Paris: INRA, 1997,- P.415-423.
244. Raitio H., Tuovinen J.-P., Anttila P. Relation between sulphur concentrations in the Scots Pine needles and the air in the Northernmost Europe // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - N 85. - P.1361-1366.
245. Rasmussen P. Long-range atmospheric transport of trace melats: the need for geoscience perspectives // Environmental Geology, 1998. N 33. - P.96-108.
246. Reimann C., Chekushin V.A., Ayras M. (Eds). Kola Project International Report, Catchment Study 1994. Nor. Geol. Unders. Rep. 96.088. - Trondheim, 1996. -P. 18-37.
247. Reimann C., Caritat P. de. Chemical elements in the environment Fact sheets for geochemist and environmental scientist. - Berlin-Heidelberg-New York: Springer Verlag, 1998. - 398 p.
248. Reimann C., Banks D., Bogatyrev I., Caritat P. de, Kashulina G., Niskavaara H. Lake water geochemistry on the western Kola Peninsula, north-west Russia // Applied Geochemistry. 1999. - N 14/6. - P.787-805.
249. Reimann C., Halleraker J.H., Kashulina G., Bogatyrev I. Comparison of plant and precipitation chemistry in catchments with different levels of pollution on the Kola Peninsula, Russia // The Science of the Total Environ., 1999a. N 243/244. -P.169-191.
250. Reimann C., Filzmoser P. Normal and lognormal data distribution in geochemistry: death of a myth. Consequences for the statistical treatment of geochemical and environmental data// Environ. Geology. 2000. -N 39. - P. 1001-1014.
251. Reimann C., Banks D., Kashulina G. Processes influencing the chemical composition of the O-horizon of podzols along a 500-km north-south profile from the coast of the Barents Sea to the Arctic Circle // Geoderma. 2000. - N 95. - P. 113-139.
252. Reimann C., Kashulina G., Caritat P. de, Niskavaara H. Multi-element, multi medium regional geochemistry in the European Arctic: element concentration, variation and correlation // Applied Geochemistry. 2001a. - N 16. -P.759-780.
253. Rosenqvist I. Alternative sources for acidification of river water in Norway// Science Total Environment. 1978. - N 10. - P.39-49.
254. Rodhe H., Langner J., Gallardo L. and Kjellstrom E. Global scale transport of acidifying pollutants // Water, Air and Soil Pollution. 1995. -N 85. - P.37-50.
255. Ruhling A., Tyler G. Heavy metal pollution and decomposition of spruce needle litter // Oikos. 1973. - V.24. - P.402-416.
256. Ruhling A., Steinnes E. (Eds.). Atmospheric heavy metal deposition in Europe 1995-1996. Nord. - 1998. - N 15. - 66 p.
257. Sanders G.E., Skarby L., Ashmore M.R., Fuhrer J. Establishing critical levels for the effects of air pollution on vegetation // Water, Air and Soil Pollution. 1995. -N85.-P. 189-200.
258. Schaaf W., Weisdorfer M., Huettl R.F. Soil solution chemistry and element budgets of three Scots pine ecosystems along a deposition gradient in north-eastern Germany//Water, Air and Soil Pollution. 1995. -N 85. - P. 1197-1202.
259. SFT 1990. The Norwegian State Pollution Control Authority. Inputs and effects of long-range transported air pollutants. The contribution of nitrogen to acidification. 1990. - Report. - N 408/90. - 25 p.
260. Singh B. R. Sulfate sorption by acid forest soils: 2. Sulfate adsorption isotherms with and without organic matter and oxides of aluminium and iron // Soil Science. 1984. - N 138. - P.294-297.
261. Sivertsen B. Air quality in the Barents Region local and regional scale air pollution problems // Norwegian Institute for Air Research. Report. - 1996. - N 17/96. -15 p.
262. Sivertsen B., Makarova T., Hagen L.O., Baklanov A.A. Air Pollution in the Border Areas of Norway and Russia // Summary Report 1990-1991. NILU OR 8/92. -Lillestrom. 1992. - 14 p.
263. Skjelkvale B. L. (ed). Monitoring of long range transported polluted air and precipitation // Annual Report 1994,- 1995. N 628/95. - 282 p. (In Norwegian).
264. Slack N.G. The ecological importance of lichens and Bryophytes // Lichens, Bryophytes and Air Quality. Bibl. Lichenol. - 1988. - N 30. - P.25-53.
265. Slemr F., Langer E. Increase in global atmospheric concentrations of mercury inferred from measurements over the Atlantic Ocean // Nature. 1992. - N 355. -P.434-437.
266. Smith W.H., Bremner J.M., Tabatabai M.A. Sorption of gaseous atmospheric pollutants by soil // Soil Science. 1973. - N 116. - P.313-319.
267. Soil survey a basis for European soil protection / Proceedingd of the meeting of European Heads of Soil Survey, 11-13 December 1989, Silsoe, UK. - Brussels: Commission of the European Communities, 1991. - 215 p.
268. Solheim I., Tommervik H., Hogda K.A. A time study of the vegetation in Monchegorsk, Russia // NORUT Information Technology Ltd. Report IT2039/2-95. -Tromso, Norway, 1995. 42 p.
269. Soveri J, Peltonen K. Evaluation of the changes in regional wintertime deposition in Finland during 1976-1993 // Water, Air and Soil Pollution, 1995. N 85. -P.2191-2197.
270. Sulphur. The 100 worst emitters. The Swedish NGO Secretariat on Acid Rain // Environmental Factsheet, 1994. N 5. - 4 p.
271. Sverdrup H., de Vries W., Henriksen A. Mapping Critical Loads. -Stockholm: UN-ECE and Nordic Council of Ministers, 1990. N 190. - 124 p.
272. Sverdrup H., Warfvinge P. The effect of soil acidification on the growth of trees, grass and herbs as expressed by the (Ca+Mg+K)/AI ratio // Reports in ecology and environmental engineering. Lund University. 1993. - N 2. - 177 p.
273. Tamm O. Northern coniferous soils. Oxford, 1950. - P. 140.
274. Tamm C.O., Holmen H., Popovic B., Wiklander G. Leaching of plant nutrients from soil as a consecuence of forestry operations // Ambio. 1974. - N 3. -P.211-221.
275. Temminghoff E.J.M., Van Der Zee S.E.A.T.M., De Haan F.A.M. Speciation and calcium competition effect on cadmium sorption by sandy soils at various pH levels // Eur. J. of Soil Sci. 1995. - N 46. - P.649-655.
276. Ter Haar G.L. Pathways, cycling and transformation of lead in the environment // Commission on lead in the environment. Ottawa, Ontario: The royal Society of Canada, 1986. - P.335-385.
277. Tikkanen E., Niemela I. (Eds.) Kola Peninsula pollutants and forest ecosystems in Lapland. Finland's Ministry of Agriculture and Forestry, The Finnish Forest Research Institute. Jyvaskyla: Gummerus Kirjapaino Oy, 1995. - 82 p.
278. Tommervik H., Johansen B.E., Pedersen J.P. Monitoring the effects of air pollution on terrestrial ecosystems in Varanger (Norway) and Nikel-Pechenga (Russia) using remote sensing // The Science of the Total Environment* 1995. N 160/161.-P.753-767.
279. Tukey J.W. Exploratory data analysis. Addison Wesley, Reading. -1977. - 506 p.
280. Tuovinen J.-P., Laurila T., Lattila H. Ryaboshapko A., Brukhanov P., Korolev S. Impact of the sulphur dioxide sources in the Kola Peninsula on air quality in Northermost Europe // Atmospheric Environ. 1993. - V.27a, N 9. - P. 1379-1395.
281. Tyler G. Heavy metal pollute nature may reduce productivity // Ambio. -1972.-V.1.-P.53-59.
282. Tyler G. Heavy metal pollution, phosphatase activity and mineralization of organic phosphorus in forest soil // Soil. Biol. Biochem. 1976. - V.8. - P.327-332.
283. Tyler G. Leaching rates of heavy metal ions in forest soil // Water, Air and Soil Pollution. 1978. -V.9. - P.137-148.
284. Tyler G. Heavy metals in soil biology and biochemistry / Soil biochemistry. -New York: Marcell Dekker, 1981. P.371-414.
285. Ugolini F.C., Stoner M.G., Marrett D.J. Arctic pedogenesis: 1. Evidence for contemporary podzolisation // Soil Science. 1987. - V.144, N 2. - P.90-98.
286. Ulrich B.A. A concept of ecosystem stability and acid deposition as driving force for destabilization / Effects of Accumulation in Forest Ecosystem. Dordrecht, 1983. -P.l-29.
287. UN/ECE Manual on Methodologies and Criteria for Mapping Critical Levels/Loads and Geographical Areas where they are Exceeded. Texte 25/93 Umweltbundesamt. Germany, 1993.
288. Virkkula A., Makinen M., Hillamo, R. Atmospheric aerosol in the Finnish Arctic: particle number, concentrations, chemical characteristics, and source analysis // Water, Air and Soil Pollution. 1995. - N 85. - P.1997-2002.
289. Wedepohl K.H. The composition of the continental crust // Geochemica et Cosmochemica Acta. 1995. - V.59. - P.1217-1232.
-
Кашулина, Галина Михайловна
-
доктора биологических наук
-
Апатиты, 2002
-
ВАК 03.00.27
- Закономерности и уровни аэротехногенного загрязнения ландшафтов Мурманской области и севера Скандинавии
- Влияние микроскопических грибов на подвижность тяжелых металлов в почве при аэротехногенном загрязнении
- Толерантность компонентов лесных экосистем Севера России к аэротехногенному загрязнению
- Воздействие аэротехногенного загрязнения и низовых пожаров на сосновые насаждения
- Оценка и нормирование экологического состояния почв Норильского промышленного района
