Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Азот в окружающей среде Беларуси

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Азот в окружающей среде Беларуси"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

РГ6 Од

УДК 550.4:546.17 (476)

" 8 ЬЮН Ш*

ОНОШКО Мария Петровна

АЗОТ

В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ БЕЛАРУСИ

04.00.02 - геохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Мянсх-1998

Минск-1998

Работа выполнена в Институте геологических наук HAH Беларуси.

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Оппонирующая организация

доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент HAH Беларуси В. А. КУЗНЕЦОВ

доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент HAH Беларуси, профессор А.В.КУДЕЛЬСКИЙ доктор геолого-минералогических наук Г.Н.БОНДАРЕНКО, г.Киев доктор сельскохозяйственных наук, академик HAH Беларуси Н.Н.БАМБ АЛОВ НИГП "Институт почвоведения и агрохимии", г.Минск

Защита состоится " 19 " июня 1998 года в " 14 " часов на за дании совета Д 01.22.02 по защите диссертаций на соискание ученой степе доктора геолого-минералогических наук в Институте геологических н; HAH Беларуси.

Адрес: 220141, г.Минск, ул. Купревича, 7. Факс: 375 (017) 263-63-98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Инстигг; геологи-ческих наук HAH Беларуси.

Автореферат разослан ^ZJ-XL^sSL- 1998 г.

Ученый секретарь совета Д 01.22.02 по защите диссертаций, кандидат геолого-минералогических наук

(^'¿21<\7 С.М.Обровец

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Азот играет огромную роль в создании биомассы и функционирования природных и техногенных экосистем, является одним из основных загрязнителей компонентов окружающей среды и сельскохозяйственной продукции. Современное природопользование сопровождается интенсивными изменениями естественных биогеохимических циклов миграции элементов, которые особенно существенны для азота. Его соединения активно мигрируют во всех средах, основной барьер для них -биогеохимический. Наиболее важными свойствами поведения азота являются: инертность в миграции молекулярной формы, устойчивость, слабая подвижность органической и высокая - минеральных форм; способность, особенно нитратов, к накоплению; участие в биохимических функциях живого вещества. Вследствие своих химических свойств, элемент и его соединения наиболее чувствительны к антропогенному воздействию, приводящему к значительным изменениям геохимического поведения: увеличивается скорость миграции, происходит перераспределение форм нахождения, изменяется направление миграционных потоков. Он способен накапливаться в количествах, превышающих естественный фон. Знание закономерностей его круговорота и динамики форм нахождения в конкретных условиях ландшафта и региона являются важным при оценке состояния окружающей среды и прогнозе ее качества.

Антропогенные нарушения цикла азота вызывают негативные последствия в состоянии живого вещества, прежде всего связанные с заболевания- „ ми человека и животных, с качеством сельскохозяйственной продукции. Поэтому особый интерес приобретает выяснение тенденций и степени региональных изменений в поведении азота, устойчивости и способности к самоочищению среды в отношении этого элемента. Образующиеся новые при-родно-техногенные системы с участием азота, в частности в связи с Чернобыльским радиоактивным загрязнением среды, породили ряд региональных проблем медицины и сельского хозяйства, обусловленные ассоциативными связями нитратов с химическими элементами, в том числе техногенными радиоизотопами.

Органическая форма азота, связанная с осадочными породами и почвами, выступает индикатором палеоусловкй седнментогенеза и педогенеза, что используется при реконструкции геологических и геохимических процессов недавнего прошлого и прогнозе состояния природной среды в будущем.

Вышесказанное определяет теоретическую и практическую значимость решения региональной проблемы геохимия азота.

Связь работы с научными программами. В основу диссертации положены материалы, полученные в ходе »ылоднеинл научных тем по респуб-

ликанским программам "Земная кора и верхняя мантия", "Онкология", "Литосфера", "Ликвидация последствий аварии на Чернобыльской АЭС", "Геологические процессы": "Комплексное геохимическое изучение ландшафтов БССР и их изменение под влиянием техногенеза" (1975-1979 гг.), "Изучение эпидемиологии рака в БССР в связи с геохимической спецификой почво-грунтов и питьевых вод" (1978-1985), "Лавдшафтно-геохимическое изучение территории Белорусского Полесья" (1987-1990), "Создание системы почвен-но-геохимического мониторинга основных типов ландшафтов Белоруссии с целью оценки состояния и прогнозирования изменения почв при интенсификации сельскохозяйственного производства" (1988-1991), "Геохимическая реконструкция условий седиментогенеза и педогенеза в голоцене" (19911995), "Геохимическое изучение миграции техногенных радионуклидов в ландшафтах Белоруссии, разноудаленных от источника загрязнений" (19871996), "Эволюция геохимической среды лито- и педогенеза в голоцене и ее роль в формировании геоэкологических условий" (1996-2000). Первичные материалы автора по азоту изложены в научных отчетах, находящихся в фондах Института геологических наук HAH Беларуси, Научно-исследовательского института онкологии и медицинской радиологии Минздрава Беларуси и Института радиобиологии HAH Беларуси.

Цель и задачи исследований: С геохимических позиций изучить закономерности распределения и миграции азота в окружающей среде Беларуси, оценить процессы трансформации соединений азота для характеристики эколого-геохимических изменений в регионе; показать индикационную значимость азота для реконструкции условий седиментогенеза и педогенеза в голоцене, исследовать ассоциации азота с другими химическими элементами.

Решались следующие задачи:

- охарактеризовать региональные закономерности и особенности распределения азота в окружающей среде, формы его нахождения и миграцию в зависимости от геохимических условий;

- выяснить роль и степень различных техногенных факторов на перераспределение и трансформацию форм азота в компонентах среды; .

- обосновать значение азота и его соединений для палеогеохимических и палеогеографических реконструкций условий седиментогенеза и педогенеза в голоцене с учетом естественных и техногенных процессов;

- изучить характер ассоциативных связей азота с химическими элементами.

Предметом наших исследований явилась окружающая среда Белорусского региона. При использовании терминов и их смысловой нагрузки опирались на представления В.И.Вернадского, А.Е.Ферсмана и их последователей - создателей теоретической основы геохимии окружающей среды:

А.А.Беуса, М.АХлазовской, В.А.Ковды, В.В.Ковальского, КИ.Лукашева, А.И.Перельмана.

Окружающая среда, вслед за А. А.Беусом и др. (1972), нами трактуется как геохимическая система, включающая воздушную, водную, почвенную, растительную и литосферную составляющие и находящаяся в различной степени под антропогенным воздействием. Подходы к окружающей среде, как части ландшафтной сферы и биосферы, с геохимических позиций нами базируются на представлениях К.И.Лукяшева (1975) о совокупностях покровных пород, почв, растительного и животного мира, вод и газов, объединенных ландшафтными гипергенными процессами и взаимосвязанных химическими составами, испытывающих различное влияние техногенеза.

Научная новизна работы заключается в том, что на основе новейших геохимических подходов и многостороннего обобщения, проведенного впервые, раскрыты и охарактеризованы региональные закономерности распределения и миграции азота; оценены региональные кларки элемента. Составлены карты распределения азота и его форм в снежном покрове и грунтовых водах, служащие основой при оценке экологической обстановки. На большом статистическом и сравнительном материале раскрыты поведение азота в различных компонентах в условиях природных, сельскохозяйственных, промышленных и урбанизированных нагрузок, изменения прн-родного фона азота под влиянием техногенеза. С ландшафгно-геохимических позиций разработана концепция изучения связей между онкологическими заболеваниями и содержаниями азота, микроэлементов и радиоактивных изотопов в ландшафте; предложен новый подход к характеристике качества окружающей среды, исходя из связей азота и химических элементов. Обоснованы геохимические индикаторы азота для реконструкции геоэкологической среды, исходя из современного состояния окружающей среды и ее эволюционного развития на протяжении голоцена. Работа представляет собой первое исследование по азоту в погребенных ландшафтах и его использованию для выяснения процессов педогенеза и седиментогенеза, круговорота элемента и его дисбаланса, реконструкции палеогеографических обстановок.

Эти результаты существенно расширили знания о геохимическом поведении азота в регионе, дополнили представления о геохимии элемента в целом.

Практическая реализация работы. Выявленные региональные особенности поведения азота и его форм в различных природных и техногенных условиях, в голоценовых отложениях (погребенных почвах, озерных осадках) дали возможность разработать ряд практических рекомендаций по улучшению экологического состояния окружающей среды, в том числе территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению, по использованию элемента при палеогеографических реконструкциях условий седиментогенеза в голоцене. '

Картографические материалы по азоту в окружающей среде Беларуси, предложения по мероприятиям в связи с охраной среды близ животноводческих комплексов, минимизацией последствий аварии на Чернобыльской АЭС, по переходу на централизованное водоснабжение в сельской местности и другие были использованы при решении народнохозяйственных задач и имели социальный эффект, в частности, ПО "Белгеологией" - при составлении "Карты загрязненности и защищенности подземных вод территории БССР" масштаба 1:1500000; БелНИИ онкологии и медицинской радиологии - для выяснения причин и характера распространения раковых заболеваний; Институтами усовершенствования врачей, онкологии и медицинской радиологии Минздрава Беларуси, Хойникским и Кормянским районными советами народных депутатов, населением деревень-стационаров Литвиновичи, Новоселки, Дашковка - в связи с мероприятиями по минимизации последствий аварии на ЧАЭС (14 аюгов внедрения и справок об использовании).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Миграция и аккумуляция азота и его форм в природных условиях обусловлены поведением органического вещества, физико-химическим состоянием системы, биогеохимическими процессами.

2. Техногенез изменяет естественный фон азота и особенно минеральных (аммонийной и нитратной) форм во всех компонентах окружающей среды.

3. Величины общей концентрации азота, доли элемента в органическом веществе и отношения С:Ы (как геохимические показатели) отражают степень проточи ости древних водоемов, палеоклиматические обстановки, этапы осадконакопления и педогенеза, эпигенетические изменения погребенного органического вещества.

4. Ассоциативные связи азота и других химических элементов в окружающей среде определяются геологическими, геохимическими условиями и процессами, состоянием живого и косного вещества, отражают обстановки седиментогенеза. С ландшафтно-геохимических позиций связи азота с уровнем радиоактивности и концентрациями различных групп микроэлементов отражают качество среды.

Личный вклад соискателя. Основные положения диссертации опубликованы в 21 работе без соавторов, в также в 2-х коллективных монографиях и 16 научных отчетах, где нашли отражения разработанные диссертантом различные аспекты геохимического изучения азота в ландшафтах Беларуси.

При решении указанной проблемы соискатель лично разрабатывал теоретические положения, практические рекомендации, систематизировал и интерпретировал научные .материалы, основанные на полученных самостоятельно диссертантом химико-аналитических и радиометрических дан-

ных и их статистической обработке. Автор лично проводил полевые исследования по геохимическому изучению ландшафтов.

Апробация результатов диссертации. Отдельные положения диссертации докладывались на 21 совещании, в том числе международных форумах: I конгрессе по биосферным заповедникам (Минск, 1983), конференции "Химизм атмосферных осадков, поверхностных и йодземных вод" (Лодзь, 1990), IV симпозиуме по геохимическим поискам (Пекин, 1993), конференции "Современное сельское хозяйство и окружающая среда" (Тель-Авив, 1994), симпозиумах по геохимии окружающей среды (Краков, 1994) и "Современные и будущие последствия ядерных катастроф Хиросима-Нагасаки и Чернобыль" (Минск, 1994); на всесоюзных совещаниях: "Геохимия ландшафтов при поисках полезных ископаемых и охране окружающей среды" (Новороссийск, 1982), геохимии техногенеза (Иркутск, 1985, Минск, 1991), "Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах" (Обнинск, 1987), гидрохимическом совещании (Ростов-на-Дону, 1987), XIV и XV Менделеевских съездах по общей и прикладной химии (Ташкент, 1989, Минск, 1993), конференции "Охрана и рациональное использование природных ресурсов в районах избыточного увлажнения" (Калининград, 1989), симпозиуме "Радиоэкологические проблемы в ядерной энергетике и при конверсии производства" (Обнинск, 1993); а также совещаниях по изучению четвертичного периода (Москва, 1994), I Российской конференции по радиогеохимии (Дубна, 1994), по экологии Прибалтики и Белоруссии (Вильнюс, 1990), научно-технических семинарах "Геохимическое картографирование техногенных изменений окружающей среды" (Вильнюс, 1984), "Оценка влияния хозяйственной деятельности на геологическую среду" (Минск, 1990) и на заседаниях антропогеновой комиссии АН Беларуси (Минск, 1994, 1997).

Опубликованность результатов. Всего по теме диссертации опубликована 61 работа, объемом 771 е., в том числе 3 монографии, статей в журналах -15, статей в сборниках - 26, тезисов докладов - 17, количество работ без соавторов - 21, публикаций за рубежом - 7.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, выводов и списка использованных источников. Общий объем работы - 276 страниц; она содержит 79 таблиц и 38 рисунков. В списке литературы - 449 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И МИГРАЦИИ АЗОТА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ БЕЛАРУСИ

В природных условиях Беларуси специфика геохимических процессов миграции вещества определяется геологическим строением и развитием земной коры, формированием почв на песчаных и супесчаных породах ледникового, водно-ледникового и аллювиального генезиса, участием в гипергенных процессах органического вещества, пространственными соотношениями элементарных геохимических ландшафтов и другими условиями.

Процессы миграции и концентрации азота обусловлены свойствами элемента и его соединений, лито-, педо-, гидро- и биогеохимическими условиями среды, трансформацией соединений. Ведущая роль в геохимии азота принадлежит деятельности живых организмов. Азот не является типо-морфным в большинстве геохимических систем земной коры; мигрирует во всех средах, главным образом, в атмосфере и гидросфере, верхней части литосферы.

Геохимия азота в окружающей среде, в основном связанная с почвообразованием, представляет собой часть глобального геохимического круговорота элемента. Распределение азота в покровных отложениях и почвах региона определяется их генетическими типами, зависит от ландшафтно-гео-химических условий, геологического строения и развития территории, характера растительного покрова, влияния природных вод.

Содержания азота в почвообразующих породах на порядок ниже, чем в развитых на них почвах. В зависимости от литологических свойств осадочные породы различаются содержанием азота, %: пески (0,07) - глины (0,20) - известь озерная (0,33) - мергель (0,47); илы опесчаненные (0,22) -илы глинистые (0,48); торфа = сапропеля кремнеземистые (1,15) - тонко-детритовые (2,41) - грубодетрнговые (2,74).

Процессы миграции и концентрации азота в почвенном покрове региона обусловлены в основном: наличием органического вещества (коэффициент корреляции г=0,85-0,92), физико-химическим состоянием почв (с реакцией среды г=0,65, суммой поглощенных оснований 0,56, с глубиной связь отрицательная -0,64). Для минеральных форм установлена положительная связь с содержанием общего и органического азота (0,54-0,68), суммой поглощенных оснований (0,63), емкостью поглощения (0,63-0,70) и влажностью (0,56-0,68). Количество нитратного азота зависит от содержания аммонийного азота (0,54).-Для обменного аммония установлена положительная связь с реакцией среды (г=0,50) и отрицательная с глубиной отбора.

В почвенном покрове наибольшим содержанием азота выделяются торфяно-болотные почвы. У дерново-подзолистых почв максимальные концентрации установлены в почвах на лессовидном суглинке, минимальные -на древнеаллювиалъных песках.

В естественных природных условиях в почвах происходит накопление азота: почвы заповедников (Березинский, Припятский) по сравнению с аналогичными почвами республики содержат общего азота в 3-4 раза выше. Для дерново-подзолистых почв под лесами в заповедных территориях кларк концентрации элемента 1,4-1,7.

Отмечены различия в накоплении азота по педогеохимическим провинциям: между центральной и южной (0,14 и 0,10% соответственно при уровне значимости 0,05), что обусловлено как лигологическим составом почвообразующих пород, так и климатическими условиями. Для северной и южной различия достоверны на более низком уровне значимости 0,1.

На процессы накопления, миграции и трансформации соединений элемента в растительности оказывают влияние видовая принадлежность растений, почвы, климатические факторы.

Содержание общего азота в естественной растительности колеблется от 1,3 до 4,6% для травянистых растений и 1,2-2,2% - для древесных. В территориальном распределении общего азота в растительном покрове республики достоверных различий не установлено; по нитратной форме различаются средние концентрации у ели центральной и южной геоботанических подзон Беларуси, у черники (центральная > северная > южная) и разнотравья (южная > центральная > северная).

На миграцию азота и его форм в природных водах основное влияние оказывают биохимические процессы и антропогенный фактор. За последнее десятилетие отмечен рост концентраций азота в атмосферных осадках в 2,0 раза, что привело к усилению поступления азота в ландшафты региона (9-10 мг/кг).

Среди поверхностных вод высокими содержаниями общего азота выделяются речные воды бассейна Припяти (4,1 мг/л). По содержанию форм элемента (нитратной - 0,36 мг/л и нитритной - 0,023 мг/л 1*0 воды бассейна Немана в 1,8-2,3 раза превышают среднее для рек Беларуси. Концентрации азота в поверхностных водах заповедников близки к его концентрациям в поверхностных водах в целом по республике (1,55 мг/л Иобщ). Различия наблюдаются в количественном содержании минеральных форм элемента: в водах заповедников преобладание аммонийной, а содержание нитратной и нитритной ниже в 1,8-2,3 и 6 раз соответственно.

На основании полученных данных рассчитаны региональные кларки азота. Для элемента установлен следующий порядок в природных системах: растения = торф = сапропели > угли > илы > сланцы > почвы > почвообразу-

ющие породы > грунтовые воды > поверхностные воды > атмосферные осадки.

Уровни содержаний азота в осадочных породах находятся в пределах установленных для таких пород в других регионах.

Природный фон элемента по диапазону колебаний его кларков и средних величин близок к аналогичным показателям в ландшафтах ВосточноЕвропейской равнины. Кларк азота для зональных дерново-подзолистых почв соответствует кларку, установленному для почв Виноградовым. Содержание элемента в поверхностных водах в тех же пределах, что и в водах умеренного климатического пояса. Концентрации азота в растительности региона соответствуют концентрациям для зоны смешанных лесов.

Глава 2. ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ АЗОТА В ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Вследствие своих химических свойств (высокая растворимость и подвижность), соединения азота чувствительны к антропогенному воздей-ст-вию, приводящему к существенным переменам их геохимического поведения: изменяется скорость и направление миграционных потоков, происходит трансформация и перераспределение форм нахождения. При определенных условиях элемент способен накапливаться в количествах, превышающих естественный фон.

Отходы и выбросы промышленного и сельскохозяйственного производств, транспорта и других проявлений техногенеза нарушают природный биогеохимический цикл азота, изменяя его направленность не в атмосферу, ^ на сушу, в почвы и воды (Ковда, 1976; Кудеяров, 1976). Отмечается тенденция к повышению его концентраций в поверхностных и подземных водах (Башкин, 1987; Крайнов и др., 1995; Белонович, 1993 и др.).

Для территории Беларуси в 80-ые годы была проведена оценка отдельных техногенных воздействий на геохимическое поведение азота (Оношко, 1990). В настоящей работе изучен всесторонний прессинг техногенеза на окружающую среду, дан анализ антропогенной метаморфизации состава грунтовых вод и картографическое обобщение по нитратному загрязнению питьевых вод. В раде урбанизированных и курортных территорий исследованы воды по азоту. В связи с претерпевающими изменениями статьи азотного баланса региона требуют периодической переоценки, что и проведено в работе.

Значительные изменения в накоплении азота в сельскохозяйственных районах наблюдаются в грунтовых водах и почвах. Установлена прямая зависимость содержания общего азота, его нитратной формы и фиксированного аммония в почвах от степени их хозяйственного использования. В почвах приусадебных участков содержание общего азота (0,14%) и нитратов (20,8-

49,5 мг/кг почвы) значительно выше, чем в почвах полей колхозов и совхозов, в частности, для нитратного азота - в 5-10 раз.

Применение минеральных удобрений в дозах около 90 кг/га и органических свыше 40 т/га, использование приусадебных площадей в основном под пропашные культуры привело к повышенному содержанию в грунтовых водах нитратного азота (в среднем в 2,8 раза выше ПДК) и в ряде случаев и нитратного азота (в десятки раз). Выявлено наличие прямой коррелятивной связи нитратионов с СГ (г=0,68), Ыа+ (0,62), К+ (0,49), Са2+ (0,57) и (0,53), являющимися гидрохимическими показателями агротехногенеза.

По всей территории Беларуси происходит возрастающая антропогенная метаморфизация грунтовых вод, в основе которой лежит накопление нитратов. Перестройка химизма вод начинается в очень узком диапазоне коэффициента антропогенной метаморфизации (К^) 1,9-2,8, что свидетельствует о мощном антропогенном воздействии. При Кщ, выше 2,8 состав вод необратимо изменяется. Повсеместно на селитебных площадях сформировался нитратно-гидрокарбонатный тип грунтовых вод. Коэффициент загрязнения нитратами 1,3-7,4 и выше (рис. 1). Загрязнение питьевых вод нитратами носит площадной характер. В некоторых районах Витебской области нитратное загрязнение составляет 42-53% их площади.

На территориях с промышленным животноводством формируются новые типы ландшафтов, с новым гидрохимическим фоном азота. В местах с крупными животноводческими комплексами создается техногенный режим азота, аномальный природному фону, с содержаниями аммония, нитратов и нитритов в десятки - сотни раз превышающими фоновые. Такие ландшафты можно отнести к объектам высокого класса вредности (Мироненко, Иванов, 1976; Брезгунов и др., 1980). На геохимической основе исследован путь азота от очистных сооружений через трансформацию в почвах и поступление в открытые водЬемы, что дало возможность оценить надежность работы технологии утилизации отходов животноводства и влияние на состояние окружающей среды. В связи с изменением форм миграции элемента природные воды зон промышленного животноводства загрязняются аммонийным азотом. 65% азота мигрирует здесь в форме аммония. Процессы поступления, превращений и миграции азота в сточных и природных водах агроландшаф-тов с земледельческими полями орошений могут использоваться как прямые показатели соблюдения технологического регламента и как индикаторы состояния окружающей среды. Водная и водно-болотная растительность в зонах промышленного животноводства является естественным биофильтром. Большой способностью накапливать азот обладают элодея, ряска, манник, ежеголовник, рогоз. Экспериментально показано, что наиболее эффективны для доочистки сточных вод изученных комплексов рогоз широколистный и

Рис. I. Содержание нктратоз в питьевых водах (средние дакные. по районам за 1977-1993 гг.) п •> 4220

1 - до 2 ПЖ

2 - 2,1-4,0 ПЖ 3» 4,1-6,0 ПЖ

¿--г^с Ч- - >6,0 ПЖ .

УМ

манник тростниковидный (снижение содержания N03 в водах соответственно на 66-75% и 36-76%).

Уровень использования минеральных и органических удобрений в Беларуси не привел за 1960-1996 гг. к существенным нарушениям в содержании азота и его соединений в поверхностных водах в целом. Однако, для водосборов малых рек агроландшафтов изменения значительны по всем формам элемента, с ведущей нитратной. Так, по Могилевской области вынос азота с поверхностным стоком с пашни в маловодные годы составляет 8,818,8 кг/га, в многоводные 14-25,6; с сенокосов и пастбищ соответственно 3,2-4,4 и 11-12 кг/га, при этом концентрации нитратного азота в поверхностном стоке с пашни составляют 12,5-20,2 мг/л, с луговых угодий 3,3-11,4; для аммонийного - соответственно 0,05-0,21 и 0,02-0,06 мг/л. В результате поверхностного стока в раде бассейнов малых рек (Ола, Лобжанка, Реста) максимальные концентрации азота аммонийного в поверхностных водах составляют 0,41-0,47 и нитратного 13-14 мг/л. Прогноз по поверхностным водам этой области на 1995-2010 гг. указывает на увеличение содержаний азота, при этом для нитратного азота они не превысят ПДК (1995 г. - 0,20, 2010 г. - 0,39 мг/л), а по аммонийному возможно формирование повышенных концентраций (1990 г. - 0,32, 2010 г. - 0,65 мг/л), при содержании общего азота 3,9 мг/л и выше.

На промышленных и урбанизированных территориях сформировался техногенный режим азота с загрязнением грунтов до глубины 12 м аммонийным и нитратным азотом, в несколько раз превышающими их содержания в естественных условиях (для аммонийного 27,0-345,0 и 6,3 мг/кг соответственно, для нитратной 44,8-118,8 н 2,30). В связи с высокими концентрациями азота такие грунты становятся агрессивными к железобетонным конструкциям, что следует учитывать при строительных работах.

В урбанизированных ландшафтах формируются воды, состав которых определяется сбросами промышленных и коммунальных вод и поверхностным стоком с городских территорий, что нередко сопровождается сильным загрязнением водотоков. Увеличение стока азота в нижних створах водотоков в районе изученных промышленных комплексов достигает 130-700% и зависит от мощности локальных промышленно-техногенных комплексов, состава выбросов и расхода вод. Преобладающей формой в водах и наилках промзон является аммонийная, при концентрациях в десятки раз выше, чем в естественных условиях. Водные ареалы загрязнения формируются близ городских свалок и фиксируются на расстояниях 0,3 км по аммонию и до 0,1 км по нитратам.

Наиболее существенные изменения, как следствие влияния урбанизи- , рованных территорий, наблюдаются в грунтовых водах, используемых в водоснабжении. В городах и поселках с малоразвитой канализационной сетью отмечается прогрессивное увеличение минерализации и нитратного загряз-

нения питьевых вод, аналогичное селитебным сельскохозяйственных районов. На городских территориях превышение ПДК по нитратному азоту в колодезных водах колеблется от 50% в Бобруйске до 82% в Кобрине. Высокое нитратное загрязнение фиксируется в небольших городах, где грунтовые воды испытывают значительные нагрузки от хозяйственных и бытовых стоков.

По азоту напорные воды изученных урбанизированных территорий (меловых, девонских, палеоген-неогеновых и четвертичных отложений) чистые. Отмечен рост концентраций нитратного азота относительно средних значений, без превышения ПДК, в Витебске - до 3,02 мг/л (при среднем 0,35), Волковыске - 1,58 (0,28) и ипритного азота в Бобруйске - 0,23 (0,02), Волковыске - 0,21 (0.02).

Выявлены случаи, когда поверхностные воды в зонах отдыха содержат значительные количества нитратного азота и низкие соотношения Р:Ы. Это требует проведения мероприятий по улучшению экологической обстановки в зонах рекреация пригородов крупных городов, в частности Минска.

Исследованные лечебно-минеральные воды различаются содержаниями нитратов, что связано с естественными и техногенными факторами, но они не превышают значений ПДК.

Глава 3. КРУГОВОРОТ АЗОТА В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ БЕЛАРУСИ

Глобальные процессы, осуществляющие круговорот азота, включают фотосинтез, азогфиксацию, аммонификацию, нитрификацию, денитрифика-цию и другие процессы, во многом определяющих биологическую проду ктивность региональных экосистем, их устойчивость и способность к самовосстановлению. Проблема нарушения круговорота азота в биосфере и экосистемах под влиянием деятельности человека наиболее актуальна для современности и ряда регионов. Она особенно остра для Беларуси, исходя из ее климатических, ландшафтных условий и хозяйственного состояния, развития экономики.

Общее количество азота в биологическом круговороте на территории Беларуси составляет 15,5 млн. т. Его основная масса (12,8 млн. т) сконцентрирована в лесных ассоциациях. Ежегодный прирост элемента в фитомассе естественных ландшафтов составляет 120,5 кг/га, с опадом в почву возвращается 57,2 кг/га. В культурных ландшафтах в связи с отчуждением урожая (0,6 млн. т азота) в почву возвращается лишь половина его запасов, создавая открытость круговорота и его дисбаланс. В ландшафтно-геохимическом балансе Еодосборных территорий бассейнов основных рек Беларуси доминирующую нагрузку азота формируют минеральные удобрения - в среднем 54,4% и атмосферные осадки - 29,9%. Наиболее высокие нагрузки испытывают водосборы Немана и Днепра (4,9 н 3,6 т/км2 соответственно).

Основными барьерами для азота в ландшафтах Беларуси являются фитогеохимический, педогеохимический в почвах и литогеохнмический - в донных отложениях. Оценка первого барьера по коэффициенту биологического поглощения КбП показала что в зависимости от вида растительности он колеблется от 10,3 до 22,7. Для лесных подстилок разных фитоце-нозов Кб.п составляет 7,6-18,5. Оценка второго барьера по элювиально-аккумулятивному коэффициенту Кэа фиксирует его пределы от 432 у торфяно-болотных почв до 4,9 - для дерново-подзолистых. Для аммонийного азота в почвах, донных отложениях и горных породах, где основными сорбентами являются глинистые минералы группы монтмориллонита, может проявляться сорбционный барьер. Донные отложения для азота являются комплексным барьером, где наряду с седиментацией соединений элемента идут процессы биологического поглощения, сорбции, восстановления, захоронения и литификации. В культурных ландшафтах формируются техногенные геохимические барьеры, отличающиеся от природных несоответствием с окружающей обстановкой и приводящими к значительным накоплениям минеральных форм азота (тогда как в естественных условиях накапливается органическая), в десятки раз превышающие природные содержания и создающие аномальные по азоту территории. Техногенным барьером в регионе для нитратного азота являются сельскохозяйственные растения, для аммонийного - почво-грунты.

Процессы, управляемые превращениями азота в естественных и техногенных обстановках идентичны. Но если в природных условиях потери азота за счет денитрификации уравновешиваются его поступлением с осадками и при биологической фиксации, то в техногенных условиях круговорот этого элемента существенно изменяется, что ведет к изменению статей баланса азота как в отдельных компонентах ландшафта, так и в биосфере в целом. Как показали результаты исследований за 10-летшшй период, положительный баланс азота увеличивается: +0,37 в 1983, +0,70 - 1994 г. Антропогенный привнос составлял на 1994 г. 67% от суммарного прихода, т.е. в 4 раза превышал естественную фиксацию элемента. Такой характер круговорота создает напряженную экологическую обстановку по азоту в ландшафте, особенно его грунтовых и поверхностных водах.

Главными источниками загрязнения азотом компонентов окружающей среды Беларуси, особенно природных вод, являются промышленность и объекты промышленного животноводства. На селитебных территориях существенные изменения природного фона элемента характерны для грунтовых (питьевых) вод и почв.

В процессах самоочищения среды от азота основную роль играют биологические факторы. Процессы самоочищения на современном этапе развития общества не полностью справляются с избытком азота, что ведет к перестройке экосистем в сторону усиления трофности.

Глава 4. ПОВЕДЕНИЕ АЗОТА В ДРЕВНИХ (ПОГРЕБЕННЫХ) ЛАНДШАФТАХ

В последние годы внимание исследователей все больше привлекают возможности использования информации о геохимическом поведении азота в покровных отложениях н почвах для решения геологических и экологических проблем голоцена, в частности для раскрытия истории развития растительности и палеофито-ценотических реконструкций (Дщух и др., 1993; Oift et al, 1993), выяснения эволюционных процессов педогенеза (Li, Daniels, 1994; Paramasivan, Breitenbeck, 1994) и озерного седиментогенеза (Cooper, Brush, 1993; Peart, 1993). Применительно к территории Беларуси исследования в этом направлении выполнены впервые.

Индикационные критерии азота (концентрации обшего азота и форм нахождения, содержание в органическом веществе, величина C:N) использованы нами для реконструкции палеогеохимических условий и этапов развития седиментогенеза и педогенеза в голоцене, раскрытия эпигенетических изменений погребенного органического вещества. Для этих целей информативными оказались озерные осадки. Выяснение палеогеохимической информативности азота в озерном седиментогенезе рассмотрено на примере типичных озер Белорусского Поозерья - Ричи, Сенно, Рубовское, различающихся условиями седиментогенеза, обусловленными разным сочетанием геологических и ландшафтных обсгановок на водосборах, биогенных и физико-химических процессов в самих водоемах.

В процессе литогенеза происходит изменение органического вещества осадков, основная направленность которого выражается в минерализации органических соединений N, Р, увеличении содержания Сорг, при этом наиболее активно преобразования идут в поверхностных слоях осадков (Ска-довский, 1941; Богданов и др., 1971). В верхней части отложений присутствуют минеральные формы азота, водорастворимая представлена в основном аммиачным азотом. Накопление NH3 обусловлено анаэробной аммонификацией. Аммиак, вступая во взаимодействие с углекислотой, образует углекислый аммоний, который, реагируя с растворимыми солями кальция, способствует накоплению карбоната Ca в донных отложениях по схеме: <NH4)2C03+CaS04 - (NH^SC^+CaCOj. Содержание аммония не исчезает полностью с глубиной, в отличие от окисленных азотных и азотистых соединений, что связано с изменениями в распространении микроорганизмов по толще отложений (Мессинева, Горбунова, 1940; Штурм, 1959).

Максимальные концентрации элемента отмечены в сапропелях -среднее 2,10% при колебаниях 0,53-3,90%. Разновидности сапропеля отличаются по N общему: от .1,15% у кремнеземистого до 2,74% у грубодет-ритового. В торфянистых отложениях азота меньше, чем в сапропеле - 1,111,33%. В более минерализованных илистых отложениях содержание No&a.

составляет 0.16-0,35% при среднем 0,22%, для глинистых разностей концентрации выше - 0,19-1,57 и 0,48% соответственно. В мономинеральных осадках содержание азота связано с изменениями накопления органического вещества. В мергеле и извести хемогенно-терригенного генезиса, где органика содержится в пределах 7-10%, концентрации азота невысоки. В гумусиро-ванном мергеле биохемогенно-терригенного осаждения (оз. 'Сенно), с содержанием OB 10,4-17,5% количество азота возрастает до 0,77%. Низко содержание азота в глинах и песках; более древние отложения (DR-3) содержат азота менее 0,02% (оз. Ричи). Намечаются литологические ряды возрастания содержаний азота в осадках: песок - глина - известь озерная - мергель; илы опесчаненный - глинистый; сапропели кремнеземистые - тонкодетритовые -грубодетритовые.

В толще озерных отложений эпигенетические процессы сопровождались снижением содержания No6nj. в однотипных осадках, что подтверждается данными по всем изученным разрезам: по сапропелям тонкодетритовьш АТ-3 и SA-2 оз. Рубовского, сапропелям кремнеземистым АТ-1 и АТ-3 оз. Ричи, глинистым илам SB-SA оз. Сенно.

Органическое вещество в зависимости, от возраста, с учетом лито-логического типа осадков, содержит разные количества азота:

а) более низкие значения этого показателя в осадках раннего голоцена - 1,1-2,2%; б) в среднем голоцене величина показателя увеличивается, при этом в осадках AT количество азота в OB меньше, чем в отложениях SB (2,43,6 и 3,0-3,8 соответственно), что связано с преобладанием в водоемах атлан-тихи материала растительного происхождения; в) для отложений верхнего голоцена отмечается дальнейшее повышение азота в OB - 4,02-4,69%, особенно в самых верхних (SA) слоях толщи - до 10%. Это обусловлено антропогенным эвтрофированием водоемов в результате избыточного поступления биогенных элементов, увеличения биопродукгивности озер.

Разделение озерных толщ по азоту в OB хорошо согласуется с характером палеоклиматических кривых, основанных на палинологических и геохимических данных, что позволяет детализировать расчленение отложений и по данным распределения азота. В отложениях SA-3/SA-2 (оз. Сенно) этот показатель указывает на усиление эвтрофирования водоемов, в том числе связанного с антропогенным воздействием. Для всех изученных разрезов в АТ-2 установлено однонаправленное снижение азота в OB, что указывает на глобальные климатические изменения природной среды, способствующие усилению связи водоемов с водосбором (рис. 2). Кривые распределения этого показателя для оз. Рубовское и Сенно, относящихся к одной озерной системе, несмотря на различия в типах осадков, почти синхронны. По характеру распределения азота в OB озерно-старичных отложений бореального времени (разрез Старая Троена) на протяжении бореала выделены периоды

а б

Рис.2. Распределение азота органического вещества в осадочных толщах озер'Белорусского Поозерья,^: I - песок; 2 - песок заиленный; 3 - глина; 4 - мергель озерный; Ь - известь озерная; 6 - ил опее-чаненный; 7 — ил глинистый^ 8 ~ спропель кремнеземистый л 9 — свпронель тонкодетритовый^ 10 — торф

потепления (ВО-1, фазы Ь и с) и похолодания (ВО-1, фаза а п ВО-2), что оставалось слабо изученным для раннеголоцекового седнментогенеза.

Изучение разновозрастных отложений показало однонаправленность геохимического поведения азота в голоценовых отложениях озер и более древнйх отложениях, сформировавшихся в иных фацнальных обспшозках. Исследование муравинскнх отложений (разрез Дорошевичи) показало общность поведения азота в осадках с голоценовыми отложениями в связи с климатическими изменениями и возможность восстановления условий формирования палеоводоема по азоту с учетом эпигенетических изменений.

Полученные результаты по содержанию общего азота з муравнисхих отложениях дополняют и уточняют репюнальные кларкн элемента в породах Беларуси, являются эталоном для отложений голоценового периода. По всей толще муравинскнх отложений отмечено присутствие мине-ральных форм азота, особенно значительных в органогенных осадках. Их наличие свидетельствует о продолжающихся эпигенетических изменениях отложений в настоящее время, минерализащш органической формы и миграции минеральных форм. Присутствие нитратов в песчаных отложениях основания разреза на урезе Припяти (29,8 иг/л М03-Ы, при содержании в речной Еоде 0,06-0,11 мг/л) свидетельствует о разгрузке глубинных подземных вод.

Изучение органического вещества п азота погребенных почв дает дополнительный материал к геохимической характеристике эволюции почвенного покрова на протяжении голоцена.

В однотипных фациальных условиях при погребении почв происходит снижение общего содержания азота. Особенно резко в результате окисления и минерализащш снижается фракция легкогпдролизуемых соединений.

В результате количественного и качественного изменения органического вещества погребенных почв происходят изменения в содержании азота з органическом веществе, в т.ч. и по отдельным фракциям органического пе-щества. По сравнешпо с современными в тпшовых кислотах н негидролн-зуемом остатке погребенных почв соотношение С:И в 1,3 рззз выше.

Для сопоставления ландшафта о-геохзшнческих обстаиовок совремсн-ных и погребенных поименных почв использованы величины С:Ы и содср-жание азота в гумусе. Колебания этих показателей на нзучешмх участках для погребенных (С:Ы - 6,5-10,8, азот в ОВ - 5,1-9,4) и современных почв (6,8-10,5 и 5,7-7,7 соответственно) находятся в одних пределах, что свидетельствует о схожих условиях формирования и позволяет использовать эти показатели при палеорехонструкциях.

Средиеголоценовые почвы речных долин региона по обследованным участкам, в сравнении с современными п позднеголоценовымн, имеют повышенный процент азота в гумусе и различия величины этого показателя по отдельным долинам невелики (9,00-9,36). Величины различаются лишь

кл несколько десятых (6,5-6,8), при имеющемся отличии в содержании азота и ОВ почти на порядок. Это свидетельствует об однонаправленности процессов педогенеза, хотя местные условия накопления органики могли отличаться. На протяжении голоцена соотношение C.N в почвенном покрове более молодого возраста расширяется, а содержание азота в гумусе снижается. Резкое изменение этих показателей в указанных направлениях (C:N до 18.5 и выше, % N в гумусе до 4,3 и ниже) в почвах свидетельствует о влиянии техногенеза.

Анализ биолитов республики показал, что угленосные породы разных возрастов по средним величинам N^ различаются мало: 1,1% - палеоген-неогеновые, 1,2 - юрские и 1,5 - карбоновые. В девонских горючих сланцах Припятского бассейна содержание азота значительно ниже, чем в углях: среднее 0,21% на породу с большими колебаниями крайних величин: 0,020.40 %.

По полученным материалам рассчитано, что в большом круговороте на территории Беларуси находится 170 млн. т азота, что в десять раз превышает его количества в современном биологическом круговороте. Основная масса элемента законсервирована в торфах (116,5 млн. т на 1988 г.).

Для оценки динамики круговорота азота использован показатель "азот в органическом веществе". Резкий рост азота в ОВ характерен для отложений субатлантического времени (4,5-5,2%; в 2,8 раза больше по сравнению с отложениями раннего голоцена), что свидетельствует об усилении нагрузок азота на ландшафт и отражает проявление антропогенного фактора.

F.issa 5. АЗОТ В АССОЦИАЦИЯХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Выяснение места и роли азота в ассоциативных связях с другими химическими элементами представляет научный и практический интерес. Идеи ассоциативных связей заложены в трудах В.И.Вернадского (1954), А.П.Ви-ноградо&а (1%2, 1967), В.И.Гольдшикдта (1937), А.Н.Заварицкого (1944), В В Ковальского (1987), А.И.Перельмана (1989), А.А.Саукова (1976), А.Е.Ферсмана (1934). Они разрабатываются современной геохимией во многих странах (Аппаб, 1994; Гудков, 1987; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Магницкий. 1964; Ринькис, 1972, 1975; Wallace. 1982 и др.). Ассоциативные связи элементов проявляются в парагенезисе, изоморфизме, сорбционно-об-мсниых реакциях, гипергенном, минералообразовании, сказываются на миграции элементов, биохимических реакциях живого вещества и т.д.

Большинство макро- и микроэлементов в ландшафтах оказывают друг на друга взаимовлияние, увеличивая (синергизм) или снижая (антагонизм) их суммарный эффект, что проявляется на скоростях и продуктах геохимических процессов, качестве экологической среды, состоянии живого вещест-

ва. Указанные эффекты возникают и меняют свой характер в зависимости от концентраций взаимодействующих элементов, их оптимальных количеств и от соотношений в природных объектах.

Соединения азота, особенно нитратные, оказывают скоординированное влияние на подвижность Р, К, А1, Ие, Си, ЪхС Мп, Со, Мо. РЬ, С<1. Бе, Сэ (Банков, Церлинг, 1976; Гудков, 1987, 1993; Пелевина, Сухарева, 1984; Рннь-кис, 1982; Самчук, Мицкевич, 1993; Шеуджен и др., 1991; Щербаков, 1959).

Нами развиваются идеи ассоциативных связей элементов, прежде всего связанные с азотом, применительно к проблемам окружающей среды, в том числе затрагивающие медицинские аспекты, характер взаимодействия элементов, соотношение между радиоактивностью (как физического, так и химического факторов) и химическими элементами.

Комбинированное проявление многих факторов относится к числу наименее изученных. По данным (Проблемы ..., 1990; Синергизм .... 1988). действие радиационного и химического факторов может изменить характер ответной реакции организма. Установлено, что при совместном действии соединений азота и ионизирующего излучения возможно образование блас-томогенных соединений (Жягунова и др., 1984; Моссэ и др., 1990; Свят-ченко, 1990; Иа]ка Аг§шгас е1 а1, 1995).

Ассоциации химических элементов, в т.ч. азота и радиоизотопов, как подход в оценке состояния экогеохимической среды, проявляющееся в изменении уровней онкозаболеваемости, обосновывается нами на региональных и локальных геохимических исследованиях. Проведена оценка территорий Беларуси по доаварийным (1979-1985 гг.) и после Чернобыльской катастрофы (1986-1995 гг.) материалам. . ,

Ранее с участием диссертанта (Лукашев и др., 1983; Оношко. 1990) были установлены прямые коррелятивные связи содержаний азота в ландшафтах и проявлений эпидемиологии рака На участках, где наблюдалась большая частота онкозаболеваний по всем локализациям, достоверно на 5% уровне значимости отмечено повышенное содержание нитратов в почвах, питьевых водах и продуктах питания (картофеле, молоке); установлено, что в почвах этих территорий было повышено содержание Мп, РЬ (в 1,3- раза) и понижено - Си.

Эти работы были продолжены с 1986 г. и расширены с ландшафтно-радио-геохимической концепции, в основу которой положены: а) ассоциации азота, радиоизотопов и микроэлементов в ландшафтах, б) учет групп элеменгов-синергистов и антагонистов в природных процессах, в) возможности проявления суммарного эффекта этих отношений на эндемические явления. в частности раковые заболевания.

Оценка геохимической среды проводилась по показателю отношения уровней радиоактивности, нитратного азота и микроэлементов-канцерогенов РЬ, Сг, N1 и антиканцерогенов - Си, V. Мп в почвах Величины соотношений

(К,) рассчитаны для суммарной гамма-активности в (9-10). 10"9 Ки/кг, концентраций нитратного азота до 50 мг/кг и микроэлементов от 15 для N1 до 1000 мг/кг для Мп.

Выявлены различия как в целом по геохимическим провинциям, так и по приусадебным участкам с разным уровнем онкозаболеваемости. При уровне значимости 0,1 установлены различия критерия соотношения Кс гамма-излучения к нитратному азоту между приусадебными контрольными и канцерогенными участками: для последних он в 1,5-3 раза ниже. Предполагается. что при Кс 0,5 и выше возможность проявления синергетического эффекта онкозаболеваемости маловероятна, от 0,5 до 0,3 - вероятна, ниже 0,3 - более вероятна.

По доаварийным материалам отмечаются достоверные различия при уровне значимости 0,1 критерия соотношений групп элементов-синергистов К'СЬ-К с N1. ЫОз-Ы с V, Шз-Ы с Си, (ЫСЬ-Ы х №):Си и элементов-антагонистов Мп:(РЬ.Со) для контрольных и канцерогенных участков с супесчаными почвами по всем трем геохимическим провинциям республики. Вероятность проявления предполагаемого эффекта возникает при следующих уровнях критерия Кс (в целом по всем геохимическим провинциям): Мп:(РЪ.Со) < 20,0, (Шз-И):№ > 5,0, (Ш3-Ь0:У > 4,0, ^03-И):Си > 6,0. Для соотношений РЬ:Мп, Си:(Мп.№), Сг.Мп, РЬ:Си, Со:Мп, №:Со, ОЮ3-М):РЬ, К'гСи, достоверных различий между участками не отмечено.

Отсутствие синергетического эффекта с лавдшафтно-геохимической позиции в отношении этой болезни в период, прошедший после аварии, укладывается в рамки медицинских данных.

Для углубленного понимания роли геохимических факторов рассматриваемой проблемы целесообразно расширение исследований на уровне <)юря; нахождения элементов и радиоизотопов, являющихся ведущими в пн-шевон цепи "ландшафт - организм" н ответственными за бластомогенный эф4»скт на внутриклеточном уровне; необходим дифференцированный учет латентного периода заболеваний различных возрастных групп населения.

ВЫВОДЫ

В процессе исследований получены следующие основные результаты, раскрывающие защищаемые положения работы:

1. Региональный природный фон азота по диапазону колебаний его кларков н средних величин близок к аналогичным показателям в ландшафтах Восточно-Европейской равнины. Кларк для зональных дерново-подзолистых почв (0,11%) соответствует кларку, установленному для почв Виноградовым. Концентрации элемента в поверхностных водах в тех же пределах. что н в водах умеренного климатического пояса Восточно-Европейской

равнины (1,55 мг/л Н^щ по средним значениям). Содержание азота з растительности республики - 1,32-4,60% при среднем 1,85 соответствуют содержаниям, установленных для зоны смешанных лесов.

2. Заповедные территории - Березинскин биосферный и Припягскш! ландшафтно-гидрологический заповедник - являются эталонами естественной миграции азота. Материалы по заповедникам, с учетом трансграничных глобальных выпадений, могут служить контрольными для оценки поведения элемента и степени трансформации компонентов среды по азоту и вклада отдельных территорий на изменение его фона.

3. Содержания азота и его минеральных форм в компонентах окружающей среды чутко реагируют на изменения в среде в зависимости от характера и мощности техногенеза. На техногенных геохимических барьерах происходит аккумуляция азота, в несколько раз превышающая природные содержания и создающая аномальные по азоту территории.

В основе возрастающей антропогенной метаморфизации поверхностных и грунтовых вод лежит накопление нитратов. Перестройка химического состава вод происходит в узком диапазоне К«, 1,9-2,8, что свидетельствует о сильном антропогенном воздействии, изменяющем условия и характер миграции элемента. Для малых водотоков, в частности территории Могн-левской обл., на период с 1995-2010 гг. прогнозируется увеличение концентраций азота в 1,4-1,7 раза, при этом локально будут формироваться превышения ПДК по содержанию аммонийного азота, для нитратного - таких изменений не ожидается.

В пределах агроландшафтов с животноводческими комплексами создается техногенный режим азота, аномальный природному фону, с содержанием аммония, нитратов и нитритов в десятки - сотни раз превышающим фоновые. 65% азота мигрирует здесь в форме аммония. На промышленных и урбанизированных территориях формируется сильный техногенный режим азота с загрязнением в 20-50 раз выше фона грунтов зоны аэрации до глубин 12 м аммонийным и нитратным азотом.

4. В ландшафтно-геохимическом балансе водосборных территорий основные нагрузки азота формируют минеральные удобрения - в среднем 54,4% и атмосферные осадки - 29,9%. В биологическом круговороте азота на территории Беларуси в фитомассе лесных ландшафтов находится около 14 млн.т, луговых - 1,2, на распаханных землях - 0.9 и в большом круговороте до 170 млн.т. В целом для региональной биосферы характерен положительный баланс азота. Характер круговорота элемента (антропогенный привнес з четыре раза превышает естественную фиксацию) создает напряженную экологическую обстановку по азоту в компонентах окружающей среды респу блики, особенно в гидросфере.

5. Азот в совокупности с другими показателями является критерием палеогеохимических и палеогеографических реконструкций. Синхронные

изменения в распределении органического вещества и азота в органическом веществе в разрезах озерных отложений отражают климатические условия на протяжении голоцена. Использование показателя "азот в органическом веществе" что позволило детализировать расчленение отложений с выделением фазовых интервалов, соответствующих изменениям уровня водоема, процессов седиментогенеза. соотношения планктонного и гумусового вещества и т.д. Наличие его минеральных форм в отложениях голоцена и му-равинского межледниковья свидетельствует о продолжающихся эпигенетических изменениях осадочных пород и их составляющих, прежде всего связанных с органическим веществом.

6. Оценка качества окружающей среды, учитывающая ассоциативные связи азота, элементов-канцерогенов Pb, Cr, Ni и антиканцерогенов - Си, V, Мп, Со. а также радиоизотопов в ландшафтах, может служить критерием выделения территорий с разным уровнем онкозаболеваемости.

7. На основании полученных результатов для практической реализации рекомендуется следующее:

- картирование территории по NO3 - в грунтовых питьевых водах;

- прогноз по поверхностным водам;

- при стратиграфических построениях и палеогеографических реконструкциях использование показателя "азот в ОВ";

- при оценке ландшафтао-геохимических условий территорий использовать критерии соотношений ассоциаций элементов, их суммарный эффект на качестве окружающей среды.

На основании результатов диссертации первоочередными задачами дальнейшего развития ландшафтно-геохимических исследований по азоту, следует считать: выяснение ассоциативных связей химических элементов и радионуклидов с позиций самоочищения ландшафтов и эндемических заболеваний человека и животных, развитие представлений об использовании N в ОВ как индикатора реконструкций голоцемового (четвертичного) седимен-тогенеза и педогенеза, проведение эколого-геохимического картирования с учетом поведения азота и органического вещества

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Оношко МП., Хомич B.C. О содержанки минеральных форм азота в водах и снежном покрове некоторых объектов техногенного воздействия Белоруссии // Геологические исследования земной коры. - Минск: Наука н техника, 1980. - С. 38-40.

2. Хомич B.C., Ояошко МП. Химический состав снеговых вод некоторых ЛПТК Белоруссии // Геохимические методы мониторинга. -Минск: Наука и техника, 1980, - С. 71-77.

3. Оноппсо М.П. О влиянии сельскохозяйственной деятельности человека на содержание азота в водах // Материалы технопяйяо-геохнмического изучения ландшафтов Белоруссии. - Минск: Наука н техника, 1981. - С. 6872.

4. Банковская И. 1С, Оношжо М.П. Геохимические особенности компонентов ландшафта в зоне влияния промышленного предприятия // Геохимия ландшафтов при поисках месторождений полезных ископаемых н охране окружающей среды: Тезисы докладов I Всесоюзного совещания по геохимии ландшафтов. - Ростов-на-Дону, 1982. - С. 169.

5. Вадковская И.К, Оношко М.П., Хомич B.C. Влияние промышленного комплекса на геохимический фон прилегающей территории Н Доклады АН БССР. - 1982. Т. 26, N 6. - С. 552-554.

6. Аношка М.П. Азот // Природа Беларусь - Mincx: Беларуская савец-кая энцыклапедыя, 1983. - Т. 1. - С. 50-51.

7. Оношко М.П., Мартынова И.В. Сравнительный анализ электрометрического н колориметрического определения нитратного азота в водах // Методы изучения состава и свойств горных пород я природных вод -Минск: Наука и техника, 1983. - С. 54-56.

8. Onoshko М.Р. Nitrogen and its Mineral Compounds in soils and waters of the Berezinsky Reserve // UNESKO Programme on Man the Biosphere (MAB) in the Byelorussian SSR: Proceedings of the First International Biocphere Reserv e Congress. - Minsk, 1983. - P. 80-83.. .

9. Оношко М.П., Пашкевич В.И. Изменение природного фона минеральных соединений азота в водах Белоруссии под влиянием антропогенных факторов // Геохимическое картографирование техногенных изменении окружающей среды. - Вильнюс, 1984. - С. 56-57.

10. Оношко М.П., Пашкевич В.И. Нтраты в подземных водах Прн-пятского Полесья (на примере участка Свидное) // Геохимическое изучение ландшафтов Белоруссии. - Минск: Наука и техника, 1984. - С. 99-107.

И. Оношко М.П., Мартынова И.В. О содержании нитратов в молоке по Северной геохимической провинции Белоруссии // Геохимическое «пучение ландшафтов Белоруссии. - Минск: Наука и техника, 1984. - С. 111-113.

12. Оношко М.П. Азот и его минеральные соединения // Геохимическое изучение ландшафтов Березиисхого биосферного заповедника. - Минск: Наука и техника, 1985. - Гл. 7. - С. 119-132.

13. Оношко М.П. Влияние хозяйственной дегтедьносгн на геохимию азота в ландшафтах Белоруссии // I Всесоюзное совещание "Геохимия техногенеза": Тезисы докладов. - Иркутск, 1985. -Т. I. -С. 213-217.

14. Лукашев К.И., Оношко М.П. Техногенное поступление соединений агата в промышленных зонах Белоруссии // Доклады АН БССР. -1987, т. 31, N2. -С. 175-176.

15. Лукашев К.И., Оношко М.П. Об особенностях распределения азота н его форм в природных водах Белоруссии // Доклады АН БССР. - 1987, т. 31, N3.-С. 257-259.

16. Оношко М.П., Лукашев К.И. Оценка форм азота в почвах республики в аспекте онкологии // Доклады АН БССР. - 1987, т. 31, N 9. - С. 845847.

17. Лукашев К.И., Оношко М.П. Соединения азота в природной среде Белоруссии и некоторые аспекты здравоохранения // Актуальные вопросы медицинского обеспечения агропромышленных комплексов, влияние природных и социально-экономических зон республики на здоровье населения. -Минск. 1987. - С. 99.

18. Оношко М.П. Гидрохимический фон азота территории Белоруссии и процессы, влияющие на его изменение // Состояние и перспективы развития методологических основ химического и биологического мониторинга поверхностных вод суши. - Ростов-на-Дону, 1987. - Т. 1. - С. 249-250.

19. Авсркин Ю.И.. Будейко Н.Л., Оношко М.П. Геохимические аспекты изучения злокачественных опухолей желудочно-кишечного тракта в отдельных районах БССР И Актуальные проблемы онкологии и медицинской радиологии. - Минск: НИИ онкологии и медицинской радиологии Минздрава БССР. 1988. -С. 37-43. :

20. Оношко М.П. Оценка влияния агротехногенеза на геохимию азота в почвах Белоруссии // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. - Л.: Гндрометеоиздат, 1989. - С. 307-313.

21. Оношко М.П. Накопление нитратов некоторыми дикорастущими лекарственными растениями Белоруссии // Доклады АН БССР. - 1989. - Т. 13. N 1.-С. 79-82.

22. Первая статистическая обработка лакдшафтно-геохимических показателей Белоруссии в аспекте онкологического риска / КИ.Лукашев, В К.Лукашев. М.ПОнршко, ЭЛГузовский // Доклады АН БССР. - 1989. - Т. 33. N2. - С. 167-170.

23. Оношко М.П. Влияние мелиорации на перераспределение форм азота в почвах и водах поймы Припяти // Рациональное Природопользование в районах избыточного увлажнения: Тезисы докладов Всесоюзной конференции. - Калининград. 1989. - С. 123.

24. Оношко М.П? Азот в биотических н абиотических компонентах биосферы БССР // Геохимические исследования ландшафтов Белоруссии и Прибалтики. - Минск;. Наука и техника, 1989. - С. 62-70.

25. Оношко М.П. Азот, его соединения как факторы онкологического риска на территории Белоруссии // XIV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. - М.: Наука, 1989. - Т. 2. - С. 508.

26. Lukashev K.I., Onoshko М.Р. Human impact upon nitrogen geochemistry in landscapes of Byelorussia, USSR // Applied Geochemistry. -1989.-Vol.4.-P. 437-444.

27. Оношко М.П., Кузнецов B.A. Нитраты в естественной растительности территории Белоруссии Н Доклады АН БССР. - 1990. - Т. 34. N 8. - С. 748-750.

28. Минеральные формы азота в грунтовых водах Белорусского Поозерья / Л.Г.Бабий, В.М.Бурак, М.С.Капора, М.П.Оношко // Chemizm opadow atmosferycznych wod powierzchniowych i podzienuiych. Lodz. 13-15 IX, 1990. - Lodz, 1990*. - P. 10-11.

29. Оношко М.П. Минеральные формы азота в природных водах Солигорского горнопромышленного комплекса И Проблемы экологической геологии в Прибалтике и Белоруссии: Тезисы совещания. - Вильнюс. 1990. -С. 137-139.

30. Оношко М.П., Кузнецов В. А. Азот: элемент жизни или смерти /У За передовую науку. - 1990. - 12 янв. - N 2 (533). - С.

31. Оношко М.П. Азот и его минеральные формы в ландшафтах Белоруссии. - Минск: Навука i тэхтка, 1990. - 174 с.

32. Оношко М.П., Козальчих Н.В. Влияние свалок на накопление азота в водах И Геохимия техпогеиеза: Тезисы докладов II Всесоюзного совещания. - Минск, 1991. - С. 217-219.

33. Оношко М.П., Матвеева Л.И. Техногенный и природный азот в породах зоны аэрации // Геохимия техногенеза: Тезисы докладов II Всесоюзного совещания. - Минск, 1991. - С. 219-221.

34. Оношко М.П. Миграция и концентрация азота и его форм а почвах и водах Приютского заповедника // Ландшафтное и геохимическое изучение заповедных территорий Белоруссии. - Минск: Навука i тэхшка, 1992. - С. 4959.

* 35. Оношко М.П., Жуховкцкая А.Л., Кузнецов В.А. Минеральные формы азота в водах агроландшафтоз с животноводческими комплексами // Доклады АН Беларуси. - 1992. - Т. 36, N 6. - С. 549-552.

36. Брезгунов B.C., Жуховицкая А.Л.. Оношхо М.П. Влияние промышленного животноводства на режим азота в природных возах // Мелиорация и водное хозяйство. - 1992. - N 7-9, - С. 29.

37. Оношко М.П. Проблема синергизма химических соединений н радионуклидов с ландшафтно-геохимяческих позиций // Радиоэкологам ее-сие проблемы в ядерной энергетике н при конверсии производства Обннн-:кий симпозиум XV Менделеевского съезда. - Обнинсх, 1993. - Т. 1. - С. 61.

38. Кузнецов В.А., Оношко М.П. Лаидшафтно-геохимическое исследование синергизма соединений азота и радионуклидов // XV Менделеевский съезд по обшей н прикладной химии. - Минск: Навука i тэхшка, 1993. -Т. 2.-С. 172-173.

39. Об изменении ландшафтно-экологической и геохимической обстановки в бассейне Припяти / Н.Н.Петухова, М.П.Оношко, Л.Н.Рябова,

A.Б.Никитин // XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. -Минск: Навука i тэхшка, 1993. - Т. 3. - С. 52-53.

40. Kuznetsov V.A., Onoshko MP. Landscape - geochemical studies of synergy of nitrogen compounds and radionuclides // 16th Intern, geochemical Exploration symposium. - China. Beijing, 1993. - P. 221.

41. Бразгуноу. У.С., Жухавщкая А.Л., Аношка M.H Азот i яго формы у водах мел1яравакых аграландшафтау з namrni арашэння гнойным! сцекам1 // Весщ Акадэмп аграрных кавук Беларусь - 1993. - N 1. - С. 3-9.

42. Оношко М.П. Азот в голоценовых почвах Белорусского Полесья И Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода: Тезисы докладов. -М., 1994. -С. 183.

43. Оношко М.П., Симонова H.H. Формы радионуклидов в почвах приу садебных участков // I Российская конференция по радиохимии: Тез. докл.-М„ 1994.-С. 68.

44. Geochemical landscapes of Belarus: present day and further consequences of the Chernobyl accident / V.A.Kuznetsov, V.A.Generalova, M.P.Onoshko, V.P.Kol-nenkov // Belarus-Japan Symposium "Acute and Late concequences of Nuclear Catastrophes: Hirosima-Nagasaki and Chernobyl". Abstracts by the Authors. - Minsk, 1994. - P. 26.

45 Onoshko M.P., Veremchuk C.N. Anthropogenic metamorphisation of the ground (drinking) water chemical composition in the Pripyat Polessie area // Abstracts of the 3 rd International Symposium on Environmental Geochemistry, 12-15 September 1994, Krakow, Poland. - Krakow, 1994. - P. 303-304.

46. Оношко М.П. Нитраты и радионуклиды в почвах приусадебных участков зоны Чернобыльского загрязнения /У Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условий: Материалы I съезда Белорусского общества почвоведов. - Минск - Гомель, 1995. - С. 280.

47. Kadatskaya O.V., Onoshko MLP. The condition and using of underground waters II The National Report on environmental conditions in the Rcpublick of Belarus. - Minsk, 1995. - P. 44-45.

48. Кадацкая O.B., Оношко М.П. Состояние подземных вод // Состояние природной среды Беларуси. Экологический бюллетень 1993-1994 гг. -Минск. 1995 -С. 92-94.

49. Влияние животноводческих стоков на качество природных вод /

B.С.Брсзгунов, А.Л.Жуховицкаж, В.А.Легень, В.А.Генералова, МП.Оношко,

С.В.Шатало It Научное обеспечение республиканской комплексной охраны окру-ясающей среды на 1991-1995 годы. - Минск, 1995. - С. 149-150.

50. Аношка М П. Эвалюцыя утрымання азоту у аргашчным рэчыве азёрных адкладау галацэну Беларуси // Прыродкыя праяэсы у плейсгацэне i галацэне Беларуы i Польшчы: Тэзюы дакладау i даведшк экскурси (на бел. i пол. мовах). - Мшск: ITH АН Беларуси, 1996. - С. 10, с. 25.

51. Оношко М.П. Оценка качества окружающей среды по геохимическим данным // Экологические аспекты загрязнения окружающей среды: Тезисы докладов Международной научно-практической конференции. - Киев: Знание. - 1996. - Ч. 1. - С. 139.

52. Оношко М.П., Кузнецов В. А. Ассоциативные группы микроэлементов и радионуклиды в ландшафтах Беларуси: медицинские аспекты /У Экологические аспекты загрязнения окружающей среды: Тез. докл. Межд. науч.-пракг. конф. - Киев: Знание. - 1996. - Ч. 2. - С. 187.

53. Onoshko М.Р. Some new ideas quality on geochemical data // Abstracts of the 30-th International Geological congress. - China, Beijing, 1996. -P. 583.

54. Кузнецов B.A., Онощко М.П., Генералова B.A. Поведение радионуклидов на территории западного ореола Чернобыльского загрязнения ландшафтов //Весщ АН Беларусь Сер. ф1з.-х!м. навук. - 1997, N 3. - С. 121127.

55. Кузнецов В.А., Оношко М.П., Генералова В.А. О поведении природных и техногенных радиоизотопов на погребенных геохимических барьерах // Весщ АН Беларусь Сер. xiM. навух. - 1997, N 4. - С. 114-118.

56. Аношка М.П. Аб reaxiMi4Han шфарматыунасш азоту пры вывучэнга галацэнавых адкладау // Лггасфера, 1997, N 5. - С. 140-151.

57. Оношко М.П. Азот и формы его нахождения в почвах. Соединения 1зспга в ландшафте и заболевания человека // Геохимия ландшафтов При-тятского Полесья. - Минск: Институт геологических наук HAH Беларуси,

1997. - Гл. 2. - С. 63-74. - Гл. 7. - С. 181-183.

58. Азот в водах западного Поозерья / Новиков Г.В., Оношко М.П., <алелыциков H.A. и др. // Вести. Белорус, ун-та. Сер. 2: Хим. Биол. Геогр. -

1998.-N1.-С. 53-57.

28

РЕЗЮМЕ

ОНОШКО Мария Петровна АЗОТ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ БЕЛАРУСИ

Ключевые слова: азот, антропогенное воздействие, ассоциативные связи, геохимический барьер, голоцен, кларк, круговорот биологический и геологический, палеогеографические реконструкции, радионуклиды, само-очишаемость среды, формы нахождения.

Объекты исследования: почвы, воды, растительность территорий, испытывающих разнотипное антропогенное воздействие; погребенные почвы и озерные отложения голоцена, каустобиолиты палеозоя. Цель исследований: установление закономерностей распределения и миграции азота в окружающей среде Беларуси, оценка процессов трансформации его соединений для характеристики эколого-геохимических изменений в регионе; выяснение индикационной значимости азота для реконструкции условий седи-ментогснеза и педогенеза в голоцене; исследование азота в ассоциациях химических элементов окружающей среды республики. Полученные результаты и их новизна: обобщены закономерности и особенности распределения и миграции азота на территории Беларуси; оценены региональные кларки элемента; проведено сравнительное изучение поведения азота в природных и техногенных (сельскохозяйственных, промышленных и урбанизированных) условиях; предложен новый метод в оценке качества окружающей срсды. основанный на ассоциативных связях азота и других химических элементов: разработаны геохимические показатели реконструкции палеогеографических условий в голоцене. Степень использования: разработаны и внедрены практические рекомендации по улучшению экологического состояния окружающей среды. Материалы диссертации имеют фундаментальное и прикладное значение. Область применения - геохимия, геология, экология и охрана природы, сельское хозяйство, медицина.

29

РЭЗЮМЕ

Алошка Марыя Пятроуна АЗОТ У НАВАКОЛЬНЫМ АСЯРОДД31БЕЛАРУС1

Ключавыя словы: азот, аяграпагенавае уздзеянне, асацыятыуныя су-вяз1, геаямчны бар'ер, галадэн, кларк, кругазварот бЬшапчны 1 геалалчны. палеагеаграф1чныя рэканструкцьп, радыёнукшды, самаачышчальнасцъ ася-роддзя, формы зиаходжання.

Аб'екгы даследавання-: глебы, воды, расшннасць тэрыторын. адчува-ючых рознатьшовае антрапагенавае уздзеянне; пахаваныя глебы 1 атерныя ад-клады галацэну, каустаб1ялггы палеазою. Мэта даследавання-: вызначэнне заканамернасцяу размеркавання I м1грацьп азоту у наваколькым асяроохп Беларуси ацэнка працэсау трансфармацьа яго злучзнняу для характарыстык1 эколага-геах1м1чных змяненняу у рэпёне; выяснение ¡¡ндыкацыйнай знач-насщ азоту для рэканструкцьп умоу седыментагенэзу 1 педагенэзу у галл-цэне; вьшучэнне азоту у асацыяцыях х1М1чных элементау навакольнага ася-роддзя рэспублш. Атрыманыя вышю i 1х нав1зиа: абагульнены закана-мернасщ »асабл1васщ размеркавання I мхграцьа азоту на тэрыторьп Бeлapyc¿. ацэнены рэгтянальныя кларга элемента; праведзена параунальнае вьшучэнне паводзш азоту у прыродных i тэхнагенных (селъскагаспадарчых, промысловых \ урбашз1раваных) умовах; прапанаваны новы метад у ацэнцы якасш навакольнага асяродцзя, заснаваны на асацыятыуных сувязях азоту 1 ¡ншых х1м1чных элементау; распрацаваны геах1м1чныя паказчыю рэканструкцьп палеагеаграф1чных умоу у галацэне. Ступень выжарыстання: распрацаваны I укаранёны шэраг практичных рэкамендацыяу па паляпшэнню экалалчнага стану навакольнага асяроддзя, Матэрыялы дысертацьп маюиь фуклдмен-тальнае 1 прыкладное значэнне. Вобласць вьосарыстання - геахшкя. геалопя. экалопя 1 ахова прыроды, сельская гаспадарка, медицина.

30

SUMMARY

Onoshko Mariya Petrovna NITROGEN IN THE ENVIRONMENT OF BELARUS

Key words: nitrogen, anthropogenic influence, association, geochemicaJ barrier, Holocene, dark, biological and geological cycles, paleogeographical reconstruction, radionuclides, self-purification of the environment, forms of occurrence.

Objects of investigations: were soils, natural waters, plants of territories exposed to different anthropogenic influence, buried soils and lacustrine Holocene deposits. Paleozoic caustobioliths. The aim of investigations was to summarize some regular features of distribution and migration of nitrogen in landscapes of Belarus; to estimate the processes of its compounds transformation in order to describe the ecological and geochemical changes in the region; to elucidate the indicator significance of nitrogen for the reconstruction of sedimentogenesis and pedogenesis during the Holocene; to investigate nitrogene in associations of chemical elements in the environment of Belarus. The results obtained and their novelty. Regular and peculiar features of the nitrogen distribution and migration with in the territory of Belarus have been characterized; the nitrogen regional dark value has been determined; the comparative study the nitrogen behaviour under natural and tcchnogenic (agricultural, industrial and urban) conditions has been earned out; a new method of the environment quality assessment, based on the assodation of nitrogen and other chemical elements has been proposed; geochemical indicators of paleogeographical reconstruction of the Holocene conditions has been worked out. The extent of possible utilization: some practical recommendations have been suggested and adopted. The data presented in the dissertation arc of fundamental and applied importance. The application field: geochemistry , geology, nature protection, agriculture and medicine.