Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биогеохимические особенности бассейна Верхней Оби

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Биогеохимические особенности бассейна Верхней Оби"

.. - РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

На правах рукописи Удк 631.4

Мальгин Михаил Александрович

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БАССЕЙНА ВЕРХНЕЙ ОБИ

03.00.27 - почвоведение

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора биологических наук

Барнаул - Новосибирск, 1997

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.М.Курачев;

доктор биологических наук В.К.Кашин; доктор биологических наук В.А.Кузьмин.

Ведущая организация - Алтайский государственный аграрный университет, г.Барнаул

Защита состоится "—' " июня 1997 года на заседании диссертационного совета Д-002.15.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН по адресу: 630099, Новосибирск, ул. Советская, 18 (конференц-зал)

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН

Диссертация в виде научного доклада разослана апреля 1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Ж

М.И.Дергачева

Актуальность. Регион исследований - бассейн Верхней Оби. Под им подразумевается часть юга Западной Сибири, северной границей огорой является устье р.Чумыш, а также Алтай и западные макрос«-юны Салаира (рис.1).

Эта территория многообразна и сложна в природном отношении геоморфология, климат, почвы, природные воды, растительность), 1то обусловлено широтной зональностью на равнине и вертикальной юясностыо в горах, разнообразна в направленности хозяйственной ¡еятельности, неравномерно урбанизирована. Район исследований яв-1яется основной зоной питания крупнейшей транссибирской реки Оби, >бширного артезианского бассейна Западно-Сибирской равнины. Имен-ю здесь образуются водорастворимые и твердые продукты стока, от-1агающиеся либо в зоне конечной аккумуляции, либо в зоне транзита.

Здесь находится ряд месторождений, рудопроявлений и связан-шх с ними ореолов рассеяния ртути, марганца, полиметаллов и же-1еза, ведется добыча, транспортировка и переработка полиметалли-1еских руд и киновари.

Территория многократно подвергалась радиационному воздействию в связи с испытаниями ядерных устройств на Семипалатинском толигоне.

Указанные факторы предопределили сложившуюся биогеохимичес-<ую обстановку, знание которой, имеет важное научное и прикладное значение.

Цель и задачи исследований. Цель работы - исследовать и оце-чить с биогеохимических позиций бассейн Верхней Оби, в случае выявления "аномалий" природного или антропогенного генезиса разработать пути "оздоровления" территории.

В соответствии с этим ставились следующие задачи:

1. Изучить уровень содержания, характер пространственного и внутрипрофильного распределения макро- и микроэлементов - биогенов, микроэлементов - потенциальных токсикантов (тяжелых металлов и неметаллов), естественных и искусственных радионуклидов в почвах и почвенном покрове территории.

2. Исследовать уровень содержания макро- и микроэлементов в природных водах, дикорастущих и культурных растениях и оценить его с экологических и гигиенических позиций.

3. Выяснить влияние биогеохимической обстановки территории на живые организмы.

Объекты, методология и методы исследований

Исследовано всё разнообразие почв территории, растения (дикорастущие и культурные), природные воды, воздух, в которых определено более 30 химических элементов. Выбор диктовался, во-первых, их физиологической значимостью для живых организмов (макро-и микроэлементы-биогены), и возможным негативным влиянием повышенных концентраций некоторых элементов (тяжелые металлы и искусственные радионуклиды) на живые организмы, в том числе на организм человека, во-вторых. Исследованы также органы и ткани животных .

Методологической базой исследования стали труды основоположников учения о биогеохимии В.И.Вернадского, А.П.Виноградова, В.В.Ковальского, В.А.Ковды, М.А.Глазовской и их последователей.

В работе использованы сравнительно-географический, сравнительно-аналитический и математико-статистический методы.

Полевые работы состояли из маршрутных обследований с закладкой почвенных разрезов в системе геохимически сопряженных ландшафтов, в горах - в системе геоморфологических профилей. По необходимости, кроне полнопрофильных разрезов закладывали полуямы, прикопки. Образцы отбирали по генетическим горизонтам, а для определения плотности загрязнения искусственными радионуклидами послойно (в каждом 5-ти сантиметровом слое).

В местах разрезов собирали надземную массу растительности, разделяя ее на систематические группы. На сенокосах и пастбищах делали пробные укосы.

Воду отбирали в полиэтиленовую или стеклянную посуду с последующим консервированием или без консервирования проб в зависимости от методических требований.

Пищевые продукты животного происхождения, ткани и органы животных отбирали и хранили согласно принятым методикам и задачам работы.

В зависимости от объекта и поставленных задач, анализ отобранного материала выполняли разными методами (чаще, сопоставляя между собою, выбирали наиболее приемлемый): атомно-абсорбционным, рентгено-флуоресцеитным, химическим, спектральным количественным, нейтронно-активационным.

Методические нюансы в пробоогборе, хранении и подготовке проб к анализу, в определении отдельных химических элементов или группы их достаточно полно изложены в основных публикациях автора [1,2,22-24,35,38,39,42 и др.].

Защищаемые положения. На защиту выносится концепция: биогеохимическая обстановка как существенный фактор, определяющий функционирование территории. Правомерность выдвигаемой концепции обосновывается на примере следующих положений:

1. Дефицит йода в компонентах окружающей среды как фактор, определяющий неблагополучие территории по эндемии зоба у животных и человека.

2. Повышенные содержания ртути природного генезиса в объектах среды и связанные с ними экологические проблемы гидроэнергетического освоения территории.

3. Загрязнение почв искусственными радионуклидами: экологические и социальные проблемы.

Исходные материалы. В основу диссертации (доклада) положены материалы исследований автора, полученные при выполнении плановых и договорных работ: с 1961 по 1987 год в Институте почвоведения и агрохимии (ИПА) СО РАН, с 1987 по 1996 год в Институте водных и экологических проблем (ИВЭГ!) СО РАН. На первом этапе работа являлась составной частью (разделом) общей темы ИПА СО РАН, связанной с исследованием почв и почвенного покрова Алтайской горной страны, на втором - самостоятельной темой.

С 1987 года выполнение работ в большей части было связано с Государственными заданиями: экологической экспертизой проекта Ка-тунских ГЭС на Алтае и Крапивинского гидроузла на р.Томь, а также с исследованием экологических последствий испытания ядерных устройств на Семипалатинском полигоне. Автор диссертации в этих программах принимал непосредственное участие как организатор и исполнитель работ.

В качестве диссертации представляются 3 монографии [1-3], основные научные статьи и некоторые информационные материалы [4-43].

Научная новизна. Автор диссертации (доклада) - один из первых исследователей биогеохимического плана в _ Сибирском регионе. Им выполнены многоцелевые исследования, получена и опубликована ранее неизвестная информация, касающаяся сложнейшего в природном отношении региона. Основные результаты выполненных исследований следующие:

- определены уровни содержания, выявлены закономерности распределения макро- и микроэлементов - биогенов, тяжелых металлов и неметаллов - потенциальных токсикантов, естественных и искусственных радионуклидов в почвах и почвенном покрове бассейна Верхней Оби;

- с использованием собственных методических подходов составлены схематические карты распределения ряда химических элементов (Мг>, Си, Со, В, I, 137С3) в почвенном покрове региона;

- изучен элементный химический состав дикорастущих (в основном кормовых и лекарственных) и культурных растений, оценены их качество и экологическая чистота;

- выявлен значительный дефицит фосфора и йода во всех звеньях цепи, разработаны и рекомендованы пути устранения его;

- обнаружены участки с повышенным содержанием ртути и це-гия-137 в почвах и дана экологическая оценка;

- оценена современная биогеохимическая обстановка исследуе-юй территории.

Публикации. Автором опубликовано 110 работ, в том числе 3 юнографии, 1 брошюра, 4 5 статей в журналах, сборниках научных трудов, главах коллективных монографий, 61 публикация в сборниках тезисов и материалов докладов к съездам, конференциям, совещани-1м, симпозиумам. Все публикации (за небольшим исключением) каса-зтся темы диссертации, освещая разные стороны проблемы.

Общий объем печатной продукции 70 а.л.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и эбсуждены на И/-Х1 Всесоюзных конференциях "Биологическая роль •(икроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине"; всесоюзных съездах почвоведов (Тарту, Минск, Алма-Ата, Новоси-Зирск); Международных конференциях (Иркутск, 1995; Томск, 1995; Зарнаул, 1996; Горно-Алтайск, 1996); многочисленных Региональных конференциях, симпозиумах, совещаниях, семинарах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В основных компонентах окружающей среды бассейна Верхней Оби исследованы макро- и микроэлементы-биогены (Р, К, Са, Мд, Ре, Мп, Си, Со, Но, гп. В, I, Г и др.), микроэлементы - потенциальные токсиканты (Ид, РЬ, С<3, Сг, ЭЬ, Бп, Аэ), естественные (238и, 232ТЬ, 40К) и искусственные (137Сз, 90Бг) радионуклиды.

Анализ огромного пласта материалов многолетних и многоцелевых исследований, в большинстве своем уже опубликованных, свидетельствует о широком диапазоне варьирования содержания всех указанных выше химических элементов. В ряде случаев крайние (нижние и верхние) пределы концентраций отдельных химических элементов в почвообразующих породах, почвах, природных водах, растениях и кормах различаются между собою на 1-3 математических порядка. Крайние величины - это дефицит или избыток элемента в компонентах окружающей среды - могут вызвать дискомфорт у живых организмов.

Из всей гаммы исследованных химических элементов в бассейне Верхней Оби особое внимание привлекают Р, I, Г, Нд, ЭЬ, Аэ, РЬ, Си, гп, С<а, 1 37Сз и 90Бг. Дело в том, что на большой части территории в почвообразующих породах, почвах, природных водах, а в связи с ними в растениях, местных кормах и продуктах питания выявлен серьезный дефицит Р, I и Г [2,3,33], в районах ртутных месторождений, рудопроявлений и ореолах их рассеяния - избыток Нд, ЭЬ и Аэ [30,32,34,36-38,41,43], в районах полиметаллических месторождений, их добычи и переработки - избыток РЬ, Си, Ип и с<1; в связи с многолетними испытаниями ядерных устройств на Семипалатинском полигоне и переносом с воздушными массами продуктов распада во многих местах исследованной территории обнаружен повышенный радиационный фон (выше глобального) за счет долгоживущих нуклидов 137Сз и 903г.Поведение названных химических элементов (в том числе и радионуклидов) в основных компонентах окружающей среды достаточно подробно описано в приведенных публикациях автора. По этой причине иллюстрация методологических подходов, методических приемов, теоретического и практического уровня оценки результатов исследований проводятся на примере трех элементов: I, Нд и 137Сэ, биогеохимия которых на изученной территории наиболее контрастна, а решение проблемы оценки их поведения имеет научное, хозяйственное и социальное значение.

ДЕФИЦИТ ЙОДА В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ КАК ФАКТОР,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ НЕБЛАГОПОЛУЧИЕ ТЕРРИТОРИИ ПО ЭНДЕМИИ ЗОБА У ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА

Йод - один из химических элементов, относящихся к группе незаменимых для животных и человека. Он входит в состав тироксина, регулирующего важные обменные процессы в организме. Недостаток тироксина в организме животного и человека приводит к глубоким функциональным изменениям: к понижению окислительно-восстановительных процессов и газообмена, ослаблению обмена азотистых веществ и углеводов, к задержке воды и хлоридов, уменьшению кальция и фосфора в крови, а в итоге к стойкому увеличение щитовидной железы и развитию зоба.

Есть данные, свидетельствующие о физиологической значимости йода и для растений (Кашин, 1987).

Дефицит йода и его последствия чаще всего проявляются в горных странах. Не является исключением и район наших исследований.

Для профилактики болезни следует знать ее первопричину, природу распространения и районы наибольшей потенциальной опасности, поэтому необходимо проследить поведение йода во всех звеньях цепи, включая животных и человека.

Сделано предположение, что болезнь распространена не повсеместно, чаще встречается в районах с наибольшим дефицитом йода в компонентах внешней среды. Сведений о содержании йода в почвах и растениях региона и прямых доказательств наличия эндемического зоба у животных до наших исследований [22-28], по-существу, не было.

В задачи работы входило:

1) определение уровня содержания и выявление закономерностей распределения йода в цепи: горные и почвообраэующие породы - почвы - растения; составление схематической карты содержания йода в почвенном покрове;

2) выявление фактов проявления йодной недостаточности и эндемии зоба у животных;

3) уточнение распространения и степени выраженности зобной болезни у человека;

4) разработка профилактических мероприятий в случае обнаружения йодной недостаточности у животных.

Йод в горних и почвообразующих породах

Результаты исследования йода в горных породах (гранитах, диоритах, известняках, мраморах, хлоритовых сланцах, алевролитах, песчаниках) исследуемого региона свидетельствуют о невысоком содержании микроэлемента - от следовых количеств до 0,36 мг/кг [22]. Его максимальные количества обнаружены в алевролитах и песчаниках, минимальные - в гранитах. Сравнивая наши данные с подобными показателями других исследователей (Виноградов, 1962; П1Ьу, 1965; Розен, 1970), можно констатировать, что они одного математического порядка.

При выветривании дериваты горных пород обогащаются йодом за счет привноса его из атмосферы. Поэтому почвообразующие породы, как правило, богаче йодом. Последние на исследованной территории неодинаковы по происхождению, различаются по гранулометрическому, минералогическому и химическому составу и, естественно, в разной степени насыщены йодом (табл.1).

Таблица 1

Йод в почвообразующих породах, мг/кг [23]

Порода

lim

X ± х V.X

39 Сл. -8,91

Элювио-делювий коренных пород

Лессовидные карбонатные

суглинки 19 2,23-6,00

Бескарбонатные бурые глины 11 1,7 3-2,92

Песчано-галечниковый

аллювий

Совокупность

11 0,10-1,62 80 Сл. -8,91

2,49-0,38 94

3,63+0,22 27

2,25i0,32 14

0,60+0,13 75 2,47±0,21 78

2 , 66

5,63

9,71

Примечание. Здесь и в других таблицах: п - число исследованных образцов, lim - пределы колебаний, X ± х - средняя арифметическая и ее ошибка, V,% - коэффициент варьирования, t -достоверность разности средних.

Максимальное содержание микроэлемента обнаружено в лессовид-ых карбонатных суглинках, минимальное - в песчано-галечниковом ллювии. Промежуточное положение занимают бескарбонатные бурые лины и элювио-делювий коренных пород. Коэффициенты варьирования одержания йода внутри отдельных групп почвообразующих пород не-елики, особенно в глинах и лессовидных суглинках. Сильное варь-рование концентраций йода обнаружено в элювии, элювио-делювии, лювио-делювио-пролювии коренных пород. Связано это не столько с ипом коренной породы, сколько с дисперсностью образовавшегося из его рыхлого материала, крутизною склона хребта, атмосферной и рунтовой увлажненностью местности. Следует особо отметить, что в елкоземе, содержащем карбонаты, как правило, йода в несколько аз больше, чем в некарбонатном.

Йод в почвах

Почва в основном наследует уровень содержания йода почвооб-азующей породы. Вместе с тем, он во многом зависит от свойств амой почвы: ее гумусированности, карбонатности, гранулометричес-ого состава, реакции среды и т.д.

Невысокое содержание гумуса, малое количество частиц физи-еской глины и пыли, кислая реакция среды, хорошая увлажненность, :войственные многим почвам Алтая, не благоприятствуют аккумуляции гада.

Исходя из знаний пространственного распределения почв и их :войств, можно было предположить, что наиболее бедными йодом ока-;утся почвы Северо-Восточного Алтая, в которых преобладает прошеной тип водного режима. Другой район с возможной йодной недос-аточностью - высокогорный пояс, с горно-тундровыми и горно-луго-1ыми кислыми почвами, занятыми альпийскими и субальпийскими луга-

1И.

Средневзвешенное содержание йода в почвах Алтая невысокое -!,4 мг/кг [23]. Однако из этого нельзя делать вывод о бедности шкроэлементом всех почв горной страны. Данные, приведенные в ■абл.2, свидетельствуют о большом разнообразии содержаний йода в >азличных почвах.

Невысокий коэффициент варьирования содержаний йода в почвах «ерноземного типа обусловлен их формированием на более однородных то гранулометрическому составу почвообразующих породах, мало раз-

личающихся по содержанию гумуса и рН среды. Напротив, широкое варьирование концентраций йода характерно для горно-тундровых, горно-луговых, горно-лесных серых и дерново-глубокоподзолистых почв. Это объясняется прежде всего различиями в происхождении почвообразующих пород, неоднородностью гранулометрического состава, большим разнообразием в содержании гумуса, значений рН среды и другими факторами. Особенно сильно варьирует концентрация йода в каштановых почвах, в разной степени гумусированных и различающихся по содержанию карбонатов.

Таблица 2

Содержание йода в гумусовом (А^, Апах) горизонте почв [23]

Почва п X, мг/кг V,%

Ит X ± X

Горно-тундровые 16 Сл. - 3, 29 1,37+0, 19 57

Горно-луговые 11 0,8 - 4, 28 2,69+0, 38 47

Горно-лугово-степные 6 2,43- 6, 53 4,48±0, 55 30

Горно-лесные бурые 14 1,10- 3, 18 2,04+0, 14 27

Горно-лесные черноземовидные 19 3 ,40- 6, 80 4,44+0, 22 22

Горные дерново-глубокопод-

золистые 11 0,76- 3, 12 1,67+0, 22 45

Горно-лесные серые 30 0,40- 3, 88 1,99±0, 16 45

Черноземы оподзоленные и

выщелоченные 14 3,08- 5, 48 4,45+0, 14 12

Черноземы обыкновенные

котловин и долин 56 1,26- 4, 88 3,41+0, 14 23

Каштановые 34 СЛ. - 3, 29 1,39+0, 18 77

Черноземно-луговые и

лугово-черноземные 11 5,24- 8, 84 7,56+0, 36 16

Как и следовало ожидать, более гумусированные почвы (почвы черноземного типа) содержат йода больше, чем другие. Существующая закономерность объясняется тем, что стабильные гумусовые вещества энергично сорбируют этот элемент.

распределяется йод по вертикальному профилю различных по генезису почв неодинаково (рис.2).

Адер 1-6 А, 15-25

A,А, 30-40 40-50

B, 60-70 80-90

В, 110-120 В;С 140-160

МГ/КГ 4 5

А 0-20

АВ 25-35

В 40-45

С 65-70

МГ/КГ 4 5

мг/хг

4 5

Алах 0-10

A,А, 25-30

B, 60-60 В, 70-80 в, 90-100 в,С115-125

Адер 1-9 А 20-30 АВ 45-50 в 60-70 В2 90-100 с 120-130

А 0-10

в 20-30 С 60-70 С 92-102

МГ/кг 4 5

1 - горно-лесная дсрново-глхбокоподюлисщя

сл глинистая ни бсскароонатных 6> ры\ глинах

2 - горно-лссная серая опол юлснная на

бескарбонатных б>рых глннах

3 - чсриотсм оподчолснный срсднечощный

слглнннстын на карбонатных тяжело-с\ глинистых отложениях.

4 - черночеч обыкновенный маломощный на

аллювиальных карбонатных отложениях

5 - каштановая на карбонатных песчаных

отложениях.

2

5

3

Рис.2. Распределение йода по профилю почв

При подзолообразовательнои процессе максимум его приурочен к иллювиальному горизонту (за счет адсорбции минеральными коллоидами). Аккумуляция йода в гумусовом горизонте дерново-глубокоподзолистых и горно-лесных серых оподзоленных почв не выражена, что связано с общим низким содержанием гумуса, фульватным составом его и сильнокислой реакцией среды.

В профиле черноземов выщелоченных и оподзоленных чаще всего имеется два максимума накопления йода: один - в верхней части гумусового горионта, второй, менее выраженный, - в надкарбонатном слое и в верхней части карбонатного горизонта. Первый максимум обусловлен повышенным содержанием гумуса и преобладанием в нем гуматов, второй - нисходящей миграцией йода и закреплении его карбонатами. Характер распределения йода в профиле черноземов обыкновенных, развитых на лессовидных карбонатных суглинках, мало чем отличается от такового черноземов выщелоченных: небольшая аккумуляция его в верхней части гумусового горизонта и в карбонатном суглинке. Если же эти черноземы развиты на песчано-галечнико-вом аллювии, то в мелкоземе аллювия йода мало, обычно следы. В каштановых почвах межгорных котловин максимум йода приурочен, как правило, к карбонатному горизонту. Из-за низкого содержания гумуса в этих почвах и маломощности гумусового горизонта даже небольшое количество выпадающих здесь осадков способствует вымыванию йода за пределы гумусового горизонта и закреплению в карбонатном горизонте. В мелкоземе же подстилающей породы (песчано-галечнико-вый аллювий) чаще всего определяются только следы йода.

В почвах, богатых гумусом (черноземы оподзоленные и выщелоченные, горно-лесные черноземовидные и черноземно-луговые), коэффициент биогенной аккумуляции высокий (до 1,53). В почвах же с малым содержанием гумуса, сильнокислых, с промывным типом водного режима - горно-лесных дерново-глубокоподзолистых - биогенной аккумуляции йода не происходит (коэффициент аккумуляции меньше единицы) . В горно-тундровых, в горно-луговых, каштановых почвах в зависимости от их гумусированности, гранулометрического состава, рН среды, наличия карбонатов биогенная аккумуляция может быть четко выраженной или отсутствовать вовсе.

Йод - активный воздушный и водный мигрант. В кислой почвенной среде он способен мигрировать вниз по профилю, что экспериментально доказано с использованием радиоактивного йода (Пристер

др., 1977), а также с боковым внутрипочвенным стоком. Результат оследнего наблюдался на специально заложенном профиле в Дентальном Алтае [22]: возрастание концентраций йода вниз по склону от почв горно-тундрового и горно-лесного поясов к каштановым очвам речной террасы.

Вместе с тем необходимо отметить, что не всегда в почвенном окрове склонов происходит столь заметное перераспределение мик-оэлемента. На склонах южной экспозиции в Центральном и ЮготВос-очном Алтае, занятых степными и сухостепными почвами, обычно ровень содержания йода от вершин хребта к подножию его практи-ески одинаковый.

Наиболее выражена миграция йода в почвах Северного и Севе-о-Восточного Алтая, где более влажный климат. Природная обста-овка способствует миграции йода с внутрипочвенным боковым стоком повышенных элементов рельефа в пониженные и далее в гидросеть. следствие интенсивного выноса йода во всех почвах Северо-Восточ-ого Алтая (в верхней, средней и нижней частях склона) концентра-ия микроэлемента одинаково невысокая.

На основе выявленных закономерностей распределения йода в очвах и почвенном покрове и группировки их по уровням концентра-ии элемента составлена схематическая карта (рис.3), на которой ыделено 5 групп почв.

Первая группа почв (в нее входят горно-тундровые и каштано-ые) занимает 27,5% исследованной территории, вторая (горные дер-ово-глубокоподзолистые, горно-лесные серые и горно-лесные бурые) 40,3%. Таким образом, 68% территории занято почвами со средним одержанием йода менее 2 мг/кг. Эта территория вследствие йодной едостаточности представляет потенциальную опасность заболевания обом людей и животных.

Лишь немногим лучше обстоят дела в межгорных котловинах и ечных долинах с черноземными почвами, на высокогорных альпийских субальпийских лугах с горно-луговыми почвами (группа 3), где онцентрация элемента несколько выше.

Существенно выше содержание йода в черноземах оподзоленных и ыщелоченных северных низкогорий и горно-лесных черноэемовидных очвах Северного и Центрального Алтая (группа 4). Однако и в ра-онах с преимущественным распространением этих почв нередки слу-аи заболеваемости людей эндемическим зобом.

Рис.3. Схематическая карта содержания йода в почвенном покрове Алтая.

Максимум йода (группа 5) - в черноэемно-луговых и луго-во-черноэемных почвах. Они хорошо освоены и имеют большое значение в сельскохозяйственном производстве, но, к сожалению, занимают всего лишь IX от общей территории.

Йод в растениях

Важный компонент ландшафта, от которого во многом зависит конечное звено пищевой цепи, - растения. Они составляют основную часть рациона животных и человека и являются главным источником йода. При исследовании выяснилось, насколько сильно изменяется концентрация йода в растениях в зависимости от их таксономической г принадлежности и насколько полноценны по содержанию йода местные корма для животных.

Полученный материал свидетельствует о существенном разнообразии концентрации йода (от следовых количеств до 1,32 мг/кг су-

сой массы) в растениях. Злаковые травы (пырей, костер, овсяница, тимофеевка, тонконог и др.) содержат йода в среднем 0,17 мг/кг с солебаниями от 0,07 до 0,23 мг/кг. В бобовых травах (клевер, эс-1арцет, люцерна, чина, горошек мышиный и др.) средняя концентра-дия йода в два раза выше (0,37 мг/кг, колебания - от 0,2 до 3,45), чем в злаковых. Примерно такое же содержание йода в раэ-мтравье (борщевик, манжетка, какалия, будяк, василистник, поишь, яснотка, тысячелистник и др.) - от 0,12 до 0,75 мг/кг, вреднее 0,39 [2].

Содержание йода в кормах значительно варьирует (табл.3). Зависит это от вида растений, места их произрастания, качества и вида заготовленного корма, времени и условий его хранения.

Таблица 3

Содержание йода в кормах, мг/кг

Корм п Ит X ± X

Горно-луговое пастбищное разнотравье 28 0 ,07- -о. 48 о. 31±0 023

Ветошь (тебеневочный корм) 6 0 ,03- -о. 06 0, 05+0 005

Сено разнотравное 6 0 ,07- -о. 16 о, 11±0 014

Сено из сеяных злаковых трав 18 0 ,03- -о, 12 0, 06+0 005

Фуражное зерно овса и ячменя 7 0 ,08- -о, 15 о. 11±0 014

Травяные гранулы 7 0 ,04- -о, 12 0, 08 + 0 010

Силос подсолнечниково-кукурузный 5 0 ,06- -о, 24 0, 14 + 0 032

Комбикорм 10 0 ,12- -0, 56 о. 28±0 043

Высушивание трав в поле, длительное хранение сена приводит к существенным потерям йода. В разнотравном луговом сене его в три раза меньше, чем в траве. Одна из составляющих в потерях йода в процессе сушки и заготовки сена - потеря листьев, в которых микроэлемент главным образом сосредоточивается.

В травяных гранулах, приготовленных из сеяных и дикорастущих трав, йода существенно меньше, чем в исходном сырье, поскольку приготовление гранул связано с термической сушкой. Очень мало йода в тебеневочном корме (ветоши). Если содержание йода в растениях снижается к концу вегетации, то в ветоши, претерпевшей осенние дожди, вышедшей весной из-под снега, ожидать существенных количеств микроэлемента не приходится.

Сопоставляя приведенные данные с подобными из других регионов, приходим к заключению, что в подавляющем большинстве случаев кормовые растения и корма Алтая характеризуются недостаточным содержанием йода,

В связи со сложившейся неблагоприятной ситуацией и с целью предотвращения йодной недостаточности у животных, которая здесь, как увидим ниже, имеет место, необходимы профилактические меры. Возможны два пути профилактики. Первый, наиболее распространенный, заключается в йодировании поваренной соли, скармливаемой животным. Однако, этот путь не решает в полной мере поставленной задачи, так как не обеспечивает равномерного и достаточного поступления йода в организм животного. Лучше и полнее усваивается йод, входящий в состав органических веществ растений, чем в форме минерального соединения и с питьевой водой. Исследованиями отечественных и зарубежных ученых показано, например, что организм дойных коров усваивает лишь 10-30% йода, введенного в рацион с минеральными добавками, *а остальная часть его выводится из организма. Йод же в составе растительных кормов усваивается значительно полнее и его биологическая доступность намного выше, чем из неорганических соединений. Известен и второй путь обогащения кормов йодом - применение йодсодержащих удобрений.

Данные специально проведенных полевых опытов (табл.4), свидетельствуют о том, что йодные удобрения достоверной прибавки урожая не обеспечили. Содержание йода в растениях на удобренных йодом вариантах было существенно больше, чем на контрольных. Разные виды трав поглощают и накапливают неодинаковое количество йода: злаковые - меньше, чем бобовые и разнотравье. Известны, например, травянистые растения - концентраторы йода, такие как медуница, какалия копьелистная, козлобородник, подорожник, мята и др.

При искусственно созданном в почве повышенном йодном фоне природная закономерность в уровне накопления йода отдельными группами растений сохраняется. Злаковые травы накапливают значительное количество йода, но меньше, чем бобовые и разнотравье. Внесение йодистого калия в почву в смеси с аэотно-фосфорно-калий-ными удобрениями резко его повышало. Особенно сильно это проявлялось при высоких дозах К1 (вариант 4 кг/га): содержание йода увеличивалось в 4-7 раз.

При некорневой внесении йода систематическая принадлежность растений мало сказывалась на аккумуляции микроэлемента. Все исследованные травы имели одинаково высокие его концентрации, причем они были выше, чем в вариантах с внесением йода в почву в тех же дозах. Йод из аэрозолей хорошо усваивается через листовую поверхность растений, а внесенный в почву может связываться гумусом и карбонатами и становиться труднодоступным для растений.

Таблица 4

Содержание йода в дикорастущих травах в зависимости от удобрений [27]

Вариант п I, мг/кг сухого вещества V, t

Ит X ± X

Контроль (без удобрений) 43 0,18-0, 59 0,34±0,016 31 ,5

0 ,64

МРК - фон 38 0,14-0, 51 0,35+0,016 28 ,9 9 , 38

Рон+К1, 2 кг/га 44 0,62-3, 59 1,36+0,106 51 ,8 5 ,13

Рон+К1, 4 кг/га 44 0,62-4 83 2,25±0,135 40 ,0 3 ,03

Рон+К1, (некорневая

подкормка) 50 1,44-4, 89 2,68+0,045" 11 ,8

Йодная недостаточность у животных

Йодная недостаточность ведет к яловости животных, снижению .'доев и содержания жира в молоке, снижению настрига шерсти, за-1едлению роста и развития животных.

Заболевание характеризуется изменением размеров и функции щитовидной железы, изменением функций связанных с ней органов и ¡рганизма в целом. Внешний признак болезни - стойкая припухлость (а шее (зоб).

При диагностике эндемического увеличения щитовидной железы 1ринято пользоваться не только абсолютной, но и относительной (ассой ее, выраженной в количестве граммов щитовидной железы.

приходящейся на 100 кг живой массы животного. Относительная масса щитовидной железы считается нормальной, если она у крупного рогатого скота не более 5,2 г, у овец - 6,6, у свиней - 8,3. Естественно, при постановке диагноза йодной недостаточности следует учитывать данные, характеризующие местность: наличие микроэлемента в почве, воде, корме, его доступность, структуру рациона, состояние продуктивности и воспроизводительной функции животных, клиническое проявление предполагаемой недостаточности, состояние крови и щитовидной железы.

Согласно приведенной картосхеме, на Алтае имеются территории, на которых появление йодной недостаточности у животных весьма вероятно. Однако прямых доказательств этого до наших исследований [24] не было.

Для выяснения вопроса о наличии (или отсутствии) йодной недостаточности у животных на фоне главного этиологического фактора - недостаточности этого элемента в среде - использованы три критерия: абсолютная и относительная масса щитовидной железы и содержание в ней йода. Объект исследования - овцы.

Абсолютная масса щитовидной железы овец на Алтае подвержена значительным колебаниям (табл.5), связанным с возрастом животных и условиями внешней среды.

Средняя абсолютная масса щитовидной железы овец (в совокупности "и отдельно у взрослых животных) из Горного Алтая превышает подобный показатель для животных не только из благополучных районов, но и из зобного очага (см.табл.5). Если указанные данные классифицировать по предложенной М.Е.Зельцер и др. (1972) схеме, то соответствует второй степени увеличения (1-я степень увеличения - 3,15 г; 2-я - 4,72 г; 3-Я степень - 7,06 г).

Масса щитовидной железы зависит от возраста и живой массы животного. Поэтому при диагностике йодной недостаточности целесообразно еще пользоваться относительной ее массой (масса железы в граммах на 100 кг массы животного). У овец относительная масса щитовидной железы, превышающая 8 г, - свидетельство патологии (Замарин, 1958).

Данные табл.6 свидетельствуют о том, что у 74% обследованных взрослых животных относительная масса щитовидной железы превышает 8 г.

Таблица 5

Абсолютная пасса щитовидной железы у овец

Исследованная Масса щитовидной Автор

территория железы, г

эвокупность эрослые животные

лкарпатье

»захстан

збекистан

эославская область

Алтай 5.29±0.33 0,89-29,42

Н.А.Мальгин [2]

акарпатье элдавия

аратовская область эославская область

6.93+0.48 3,75-29,42 Районы с зобной эндемией

4,21±0,11 С.А.Предтеченсхнй (1966)

3,85+0,12 Он же

5,62+3,41 Ш.А.Хамидуллин (1963)

2,21 (0,6-3,7) В.В.Ковальский,

М.И.Густун (1966)

Благополучные районы

3,24±0,41 С.А.Предтеченский (1966)

2,73±0,13 С.Д.Турмамбетов (1959)

2,09+0,05 Л.Г.Замарин (1958)

0,77 (0,29-2,37) В.В.Ковальский,

М.И.Густун (1966)

Примечание. По Алтаю: в числителе - средняя арифметическая и ее ошибка, в знаменателе - пределы колебаний.

Таблица 6

Относительная масса щитовидной железы у овец на Алтае [2]

Во.эрастная группа Обследо- Относительная масса железы, г Животные с увеличенной железой, %

вано животных, шт 1лт X + X

зрослые гнята 137 125 2.5-68,1 7.6-46,5 14,7 + 0,9 21,5 ± 0,6 74 98

Одни исследователи (Ковальский, Густун, 1966) отмечают, что районах с недостатком йода в среде (почвах, кормах, водах) щи-

товидная железа животных содержит йода меньше, чем в благополучных, другие (Степанян М., Степанян С., 1971) - четкой зависимости не обнаружили. Исследования показали, что уровень концентрации йода в щитовидной железе может быть одним из диагностических показателей зобной эндемии: в увеличенной железе йода в 2 раза меньше, чем в нормальной (табл.7)

Таблица 7

Содержание йода в щитовидной железе овец [2]

Состояние щитовидной железы п I, мг/кг сырой ткани V,% Ъ

Ит X ± X

Увеличенная 27 169-1400 612±53 39 7,06

Нормальная 72 492-4239 1300+81 28

Таким образом, с использованием трех критериев - абсолютного, и относительного веса щитовидной железы и содержания йода в ней -установлен факт йодной недостаточности и проявления зобной эндемии у животных на Алтае.

Проявление йодной недостаточности и эндемии зоба у человека

Фактором, свидетельствующим о наличии йодной недостаточности на Алтае, является также эндемия зоба у людей, известная с начала века и подтвержденная позднее (Ахрем-Ахремович, 1946; Николаев, 1955; Коломийцев, 1961), По данным Р.М.Ахрем-Ахремовича (1946), здесь было поражено зобом 71,8% обследованного населения. Благодаря улучшению социальных условий и постоянно проводимым профилактическим мерам заболеваемость зобом снизилась (рис.4). Однако пораженность зобом в среднем по Алтаю все еще высока, а в отдельных населенных пунктах и административных районах (например, Ту-рачакском, Усть-Коксинском) осталась на прежнем уровне. Согласно данным медицинской статистики и принятым критериям оценки (Коло-мийцева, 1961), зобную эндемию у людей, проживающих в Турачакс-ком, Усть-Коксинском, Майминском районах, можно квалифицировать как средней тяжести.

71,8

1%1

48.5

14.7.,

3 а Р^Щ б

1%1

1972

28,0

1У82

19.0

44.1

1972

27,1

1982

24,0

Рис,4. Динамика пораженное! и людей эндемическим зобом I- все возрастные группы а) пораженность (|-У степени), б) истинный зоб (Ш-У степени), 2 - шперплазия щнтовияной железы у детей до 14 лег (1-\' степени)

Из вышеизложенного следует:

1. Выявлены основные закономерности распределения йода в ючвах и почвенном покрове. Йод в профиле почв распределяется не->авномерно, что зависит от направленности почвообразовательного троцесса и свойств почв (гранулометрический состав, содержание -умуса, карбонатов, рН среды). Выделено 5 групп почв, достоверно >азличающихся по концентрации йода-в гумусовом горизонте, и составлена схематическая карта его распределения в почвенном покрове.

2. Обнаружен существенный дефицит йода в почвах и растениях 'кормах) на большей части территории.

3. Выявлена йодная недостаточность и зобная эндемия у живот-шх, предложены пути профилактики недуга.

4. Подтверждено наличие зобной эндемии у человека.

ПОВЫШЕННЫЕ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ ПРИРОДНОГО ГЕНЕЗИСА В ОБЪЕКТАХ СРЕДЫ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОСВОЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ

Ртуть - один из интересных в биогеохимическом отношении, обладающий высокой подвижностью и "вездесущностью", значимый в эко-токсикологическом плане (относится к 1-й группе токсичности) элемент. Некоторые органические соединения ртути обладают высокой способностью включаться в трофические цепи. Попадая в организм человека, соединения ртути вызывают тяжелое отравление, часто с летальным исходом.

Вследствие высоких миграционных свойств ртуть принимает активное участие в различных природных процессах и обогащает в той или иной степени рудные месторождения различного состава в основном за счет дегазации глубоких частей Земли. Эти процессы происходят, как правило, в активно развивающихся участках литосферы, что предопределило главную закономерность в распределении ртути в земной коре: местонахождения ее локализованы в пределах планетарных ртутных поясов, приуроченных к глобальным системам глубинных разломов.

К числу промышленно ценных месторождений на исследуемой территории относятся Акташское, Чаган-Узунское, Красногорское и Сухонькое. В большинстве своем руды этих месторождений монометаль-ны: в их минеральном составе преобладает киноварь.

Формирование ртутных и ртутьсодержащих рудных месторождений сопровождается развитием ореолов ртути (Сауков, 1946; Озерова, 1962; Сайков, Айдиньян, Озерова, 1972), которые порой превосходят площадь рудного тела в 100 раз, а содержание ртути в них превышает фоновые значения в 10-100 раз.

Ртуть месторождений, рудопроявлений и ореолов рассеяния обогащает почвы, подземные и поверхностные воды, почвенный и приземный воздух, тем самым может стать природным источником загрязнения окружающей среды. Именно последнее послужило причиной проведения исследований в бассейне Верхней Оби, в связи с проектируемым строительством гидросооружений на Катуни (Алтай) и Крапивинс-кого гидроузла на Томи. Автор диссертации в этой комплексной работе, а также несколько ранее [6], исследовал ртуть в наземных экосистемах: почвообразующих породах, почвах, растениях, почвен-

ном и приземном воздухе. Материалом для настоящего раздела послужили собственные публикации [30,31,37-39]. Ртуть в горных породах, воде и гидробионтах изучали специалисты других научных коллективов. В целях обоснованной оценки ситуации с ртутью на исследованной территории в целом привлечены и эти опубликованные материалы (Катунь: экогеохимия ртути, 1992; Катунский проект: проблемы экспертизы, 1990; Химия в интересах устойчивого развития, т.З, №1-2, 1995 и др.).

Ртуть в горных и почвообраэующих породах

Концентрация ртути в горных породах исследуемого региона колеблется в пределах 0,005-0,05 мг/кг, в среднем 0,045 мг/кг (Оболенский, 1985; Росляков и др., 1992). Столь широкий диапазон колебаний обусловлен многообразием горных пород и условиями рассеяния ртути. Средняя же концентрация элемента находится на уровне кларка.

Горные породы являются главным источником поступления ртути в почвообразующие субстраты. Многообразие вещественного состава горных пород исследуемого региона (Нехорошее, 1958), характер гипергенных процессов, особенности транзита материала предопределили спектр почвообраэующих пород различной минералогии, дисперсности и генезиса.

Содержание ртути в почвообраэующих субстратах региона исследований колеблется в широких пределах (табл.8). Большее разнообразие свойственно аллювиальным и элювио-делювиальным отложениям, что обусловлено участием в формировании этих седиментов полипетрографического материала. Сравнительно меньше варьирование концентраций ртути в тонкодисперсных отложениях: бурых глинах, лессовидных и покровных суглинках.

Почвообразующие породы бассейна Верхней Оби и Русской равнины в пределах одного генетического типа характеризуются аналогичными уровнями концентрации ртути, что позволяет судить о генезисе отложений как об одном из ведущих факторов, определяющих геохимическую судьбу микроэлемента.

В целом, региональный фон ртути в почвообраэующих породах региона находится на уровне кларка.

Фоновые содержания ртути в почвах

Почва - главный компонент биосферы, влияющий на круговорот ртути. Уровень содержания ртути в почвах определяется, в основном, наличием ее в почвообраэующих субстратах и, в какой-то мере, дегазацией и термальной активностью Земли.

Содержание ртути в почвенном покрове различных регионов Земли подвержено существенным колебаниям. В обзоре В.Г.Минеева и др. (1983) указывается на го, что в почвах европейской части России, Австрии, Швеции и Канады фоновое содержание этого элемента варьирует в пределах 0,02-0,5 мг/кг. Незагрязненные почвы характеризуются средним содержанием ртути 0,07 мг/кг. В качестве фоновой концентрации ртути в почвах принята величина 0,1 мг/кг (Гигиенические критерии..., 1979).

Таблица 8

Ртуть в почвообраэующих породах [38,39]

Район, почвообразующая порода п lim X + X V,%

мг/кг

Алтай

Бескарбонатные бурые глины 10 0 ,009- 0, 104 0, 065±0 , 008 41

Лессовидные карбонатные

суглинки 10 0 ,024- 0, 075 0, 048+0 ,006 39

Аллювиальные отложения 29 0 ,018- 0, 351 0, 145+0 ,017 65

Элювио-делювиальные отложения 11 0 ,042- 0, 276 0, 133±0 ,030 71

Предгорные равнины Алтая

Покровные суглинки 34 0 ,006- 0, 037 0, 020+0 ,001 39

Аллювиальные отложения 20 0 ,005- 0, 050 0, 028 + 0 ,003 42

Кузнецкий Алатау

Бескарбонатные бурые глины

и тяжелые суглинки 11 0 ,030- 0 , 083 0, 050 + 0 ,004 29

Кузнецкая котловина

Аллювиальные отложения 13 0 ,040- 0, 150 0, 068 + 0 ,008 41

Почвообразующие породы Европейской части России

0,015-0,077

Фоновое содержание ртути в почвенном покрове исследуемой ■рритории варьирует в широком диапазоне (табл.9): крайние низкие высокие уровни различаются между собой в 255 раз.

Таблица 9

Содержание ртути в почвах бассейна Верхней Оби [38,39]

Почвы, район п Нш X + X V,%

мг/кг

>рннй Алтай

>рно-луговые, Курайский хребет 19 0 ,060 -0 432 0 263 + 0 ,022 37

>рные дерново-глубокоподзо-

|стые 74 0 ,033 -0, 168 0, 078±0 ,004 40

>рно-лесные бурые 48 0 ,042 -о, 264 0, 111 + 0 ,009 56

>рно-лесные серые и чернозе-

¡видные 71 0 ,030 -0, 216 0, 113+0 ,011 86

■рноземы выщелоченные и опод-

>ленные 35 0 030 -о. 144 0, 078±0 ,006 45

¡рноземы обыкновенные.

■монская котловина 65 0 018 -0, 252 0, 105±0 ,080 52

фноземы обыкновенные,

¡айская котловина 36 0 021 -0, 105 0, 058 + 0 ,003 36

■рноземы южные.

[некая котловина 27 0 030 -о, 114 0, 076±0 , 004 24

интановые,

'райская котловина 19 0 076 -о. 286 0, 134±0 ,013 41

>едгорные равнины Алтая

:рноземы 193 0 005 -0, 057 0, 035+0 ,001 54

тювиальные 41 0 005 -0, 060 0, 038 + 0 ,002 29

'энецкий Алатау

¡рново-глубокоподзолистые,

илтымаковский хребет 66 0, 013 -0, 140 0, 061 + 0 ,006 30

'знецкая котловина

[лювиальные, долина Томи 51 0, 040 -0, 210 0, 080±0 ,006 54

швы мира (Кабата-Пендиас,

:ндиас, 1989) 0, 004- -0, 99 О

Это обусловлено как разнообразием концентраций ртути в поч-вообразующих породах (см.табл.8), так и проявлением многообразие свойств почв, определяющих геохимию микроэлемента. Заметным колебаниям подвержена концентрация микроэлемента в почвах одноименного типа, что связано с глубиной почвообразовательных процессов, а также с исходной неоднородностью насыщения ртутью почвообразующих субстратов.

Проведенным анализом пространственного распределения ртути в почвенном покрове (с учетом почвенного разнообразия) бассейна Верхней Оби (отдельно в почвенной толще и в гумусово-аккумулятив-ном горизонте) выявлена четкая закономерность: почвам Северо-Восточного Алтая, западного макросклона Кузнецкого Алатау и предгорным равнинам Алтая свойственны самые низкие содержания ртути, а самые высокие концентрации присущи почвам районов, тяготеющих к Катунекому разлому и районам ртутной минерализации (Центральный и Юго-Восточный Алтай). Большая часть рассматриваемого региона пс уровню содержания ртути в почвах занимает промежуточное положение между первой и второй. География содержания ртути в почвенном покрове исследованного региона повторяет пространственные закономерности концентрации микроэлемента в верхних горизонтах четвертичных кор выветривания.

Поведение ртути в почвенном профиле контролируется реакцией среды, поглотительной способностью, карбонатными и гумусовыми системами, степенью дисперсности минеральной фазы почвы. Гумусовое вещество закрепляет ртуть значительно прочнее, чем минеральная фаза.

В большинстве исследованных профилей дерново-глубокоподзолистых и серых лесных почв распределение ртути соответствует элювиально-иллювиальному типу и во многом связано с распределением тонкодисперсных гранулометрических фракций: ила и физической глины. По данным И.И. Скрипиченко и Б.Н. Золотаревой (1983), в составе илистой фракции сосредоточено до 69% ртути от ее общего содержания в почве, наиболее отчетливо отмечено насыщение ила ртутью гумусо-аккумулятивных горизонтов.

В большинстве случаев илистая фракция почв различной генетической принадлежности более насыщена ртутью, чем мелкозем соответствующих горизонтов в целом. Кроме того, ртуть может сорбироваться коагелями полуторных оксидов, сосредоточенными в иллюви-

1ьных горизонтах горно-лесных почв. Гидроксид железа способен эглощать из раствора до 96% ртути в интервале значений рН 5-8, *кроэлемент удерживается на поверхности гидроксида железа силами язической и химической природы при преобладании хемосорбции. эрбция ртути глинистыми минералами увеличивается с ростом вели-ины рН и достигает максимума при рН 6-7 (Звонарев, Зырин, 1981). о мнению других авторов, максимальная сорбция микроэлемента поч-ами наблюдается при рН 4-5.

Распределение ртути по профилю черноземов на исследованной ерритории существует трех типов: а) равномерное; б) с максимума-и в гумусовом и карбонатном горизонтах; в) с постепенным убыва-ием концентраций ртути вниз по профилю.

Мощные карбонатные системы в иллювиально-карбонагных гори-онтах черноземных и каштановых почв степных котловин приводят к саждению мигрирующих соединений ртути, вследствие чего к карбо-атным горизонтам приурочен максимум концентраций микроэлемента.

Повышенный литохимический фон ртути в пределах Курайской тугной зоны обусловливает максимум ее концентраций в нижней час-и профиля каштановых почв, чаще всего в подстилающих породах, орбционный барьер также находит свое отражение в распределении тути в профиле почв степного ряда, в которых ее концентрация е'сно коррелирует с содержанием ила и физической глины.

Таким образом, пространственное распределение ртути в починном покрове бассейна Верхней Оби определяется в основном зако-юмерностями ее географии в почвообразующих субстратах, а внут-¡ипрофильное распределение является функцией почвообразовательных |роцессов и исходного содержания элемента в почвообразующей поро-[е.

Рщуть в почвах районов ее месторождений ц ореолов рассеяния

Загрязнение почв ртутью обычно связывают с функционированием гредприятий цветной металлургии, применением ртутьсодержащих фунгицидов, использованием сточных вод в целях орошения и с разра-юткой промышленных месторождений ртути.

Значительная удаленность основной части территории от круп-шх индустриальных центров и экстенсивное ведение сельского хо-»яйства практически исключают антропогенное загрязнение этим эле-

ментом. Однако наличие на территории Алтайской горной страны и Галаира промышленных месторождений ртути, мелких рудопроявлений и точек киноварной минерализации не исключает природных локальных загрязнений почв ртутью.

Исследовано содержание ртути в почвах районов месторождений - Чаган-Узунском, Акташском, находящихся в бассейне р.Чуй, и Са-оасинском - в бассейне р. Сарасы. Результаты (табл.10) свидетельствуют о высоком содержании ртути в почвах над месторождениями: в несколько раз выше фоновых значений, а в приведенных разрезах 1ДК микроэлемента в почвах.

Таблица 10

Ртуть в почвах в районах ее месторождений [38]

Почва, местоположение Генетический Глубина об- нд.

и номер разреза горизонт разца, см мг/кг

Чаган-Уэун, участок Красная горка

Светло-каштановая песчаная на А 0 - 10 0 ,408

щебнистом элювио-делювии. Вк 30 - 40 6 , 840

Разрез 2. ск 90 -100 8 , 880

Чаган-Узун, участок Талды-Дюргун

Каштановая маломощная супесчаная А 0 - 10 3 ,180

на щебнисто-каменистом делювии. Вк 20 - 30 2 ,400

Разрез 6. <=к 40 - 50 6 ,120

Каштановая щебнистая супесчаная на А 0 - 20 5 ,624

элювио-делювии коренных пород. Вк 40 - 50 8 , 640

Разрез 8. Ск 90 -100 36 , 000

Акташ, участок Озерное

Горная лугово-степная дерновая Адер 0 - 4 2 , 88

суглинистая на сильнощебнисто- А! 5 - 15 2 , 880

каменистом делювии. Разрез 12. В 40 - 50 8 ,640

С 70 - 80 8 ,160

С 100 -110 8 ,640

Сарасинское месторождение

Чернозем обыкновенный суглинис- А 0 - 10 4 ,5

тый на щебнистом элювио-делювии. В 20 - 30 12 ,4

Разрез 1С. С 40 - 50 10 ,6

ПДК ртути в почвах

2,0

Внутрипрофильное распределение ртути над месторождениями не-ависимо от типа почвообразования характеризуется нарастанием со-ержания ее с глубиной: сказывается прямое влияние рудного тела.

Исходная неоднородность элювио-делювиальных отложений в оре-лах рассеяния в некоторых случаях делает невозможным вычленение лияния ни почвообразовательных процессов, ни рудного тела нг аспределение ртути по почвенному профилю.

В ряде профилей каштановых, горно-луговых и горно-лесны> ерноземовидных почв в зоне ореолов рассеянйя'наблюдается некото-ое накопление ртути в гумусовом горизонте, что, вероятно, явля-тся следствием биогенной аккумуляции. Обнаружена аккумуляци; тути в значительных количествах и в подстилке. Минерализациг одстилок в условиях кислой реакции среды, промывного типа водно-о режима, надо полагать, будет способствовать удалению миграци-нно способных соединений ртути за пределы почвенного профиля у акоплению в элементах аккумулятивных ландшафтов или водотоках I одоемах.

В некоторых разрезах каштановых почв максимальные концентра-ии ртути приурочены к карбонатным горизонтам, что свидетельству-т о роли карбонатного барьера в геохимическом поведении микроэ-емента.

В условиях криоаридного климата долины р.Чуй химическая де удация соединений ртути в каштановых почвах заторможена, " Чт< бусловливает слабое развитие ореолов рассеяния ртути. Но эоловьи еренос тонкодисперсного почвенного материала',' насыщёйноп тутью, может заметно влиять на местный фоновый уровень ртути I очвах, удаленных от месторождений. ' "

Формирование ореолов рассеяния ртути в почвё'нном покрове орно-лугового пояса связано больше с эрозионным 'перемещёнйег очвенного мелкозема, выходящего на поверхность почвообразующег< убстрата, а также продуктов выветривания горных пород, обогащен ых ртутью. Вертикальная и латеральная миграция соединений ртут!

составе почвенных растворов в условиях низких температур и дли-ельного сезонного промерзания толщи горно-луговых почв, по-наше-у мнению, весьма ограничена.

Локальное загрязнение ртутью почвенного покрова происходил; акже при транспортировке руды из мест разработок Акташского мес орождения до завода по ее переработке. Экологическая обстановк;

районах ртутных месторождений, особенно эксплуатируемых, доста-очно сложная.

Аномальные концентрации ртути в почвах обнаружены не только ад месторождениями киновари, но и в ряде точек на террасах Кату-и. Последнее связано с проявлением шлиховых ореолов рассеяния.

Рщуяь в почвенная и приземном воздухе

Фоновый уровень ртути в атмосфере для незагрязненных районов емли - 20 нг/м3 (Химия окружающей среды, 1982). Эта величина риводится и в официальном документе ВОЗ (1979). Его и будем при-ерживаться при обсуждении результатов.

Ртуть в почвенном и приземном воздухе исследовали в ложе роектируемых водохранилищ на Катуни, в районах месторождений ки-овари,." а^также на территории городов. Обобщенные результаты редставлены в табл.11.

Ложе проектируеных водохранилищ Кшпунских ГЭС

Обобщенные данные свидетельствуют о достаточно широком варь-ровании концентраций: от нулевых значений (не обнаруживаемых анным прибором) до 47 нг/м3. Среднее содержание ртути в атмос-ерном -воздухе зоны проектируемого затопления невелико: в 46% сследованных точек ртуть в атмосферном воздухе практически не бнаружена, в 20% находится на уровне средних фоновых содержаний ля..данного региона, в 34% случаев - на уровне выше средних фоно-ых,,концентраций,,;Но ниже верхнего порога принятых фоновых значе-ий. Повышенные концентрации ртути в атмосферном воздухе отмечены известных ранее ореолах рассеяния зерен киновари..

В почвенном воздухе на фоне нулевых концентраций, зафиксиро-днных в 65% ,,точек,исследования, отмечено несколько участков с овышенными (относительно местного фона) содержаниями ртути. они овпадают со шлиховыми ореолами киновари.

Таким образом, ртутометрия атмосферного и почвенного воздуха районе проектируемого затопления подтверждает наличие здесь не-двномерно распространенного бедного ртутного оруденения.

Район Сарасинской оони. Сарасинская ртутная зона находится иже по течению проектируемых Катунских ГЭС (примерно в 70-80 км) долине р.Сараса, Она может быть использована как природная мо-?ль при изучении поведения ртути в наземных и водных экосисте-

ах (в низовьях р.Сараса, протекающей через всю ртутную зону, на-одится хорошо зарыбленный проточный пруд).

Таблица 11

Ртуть в почвенном и приземном воздухе, нг/м3 [39]

Район

lim

X ± х

почвенный воздух

она проектируемого затопления

долина Катуни) 289 0 ■ - 84 11,б±1,0 150

Сарасинская зона:

собственно ртутная зона 89 0 ■ - 190 62,3±4,3 65

ореолы рассеяния 21 0 ■ - 158 79,0+9,2 55

вне ртутной зоны 96 0 - - 116 8,5±1,9 227

Акташская ртутная зона:

р.п. Акгаш и окрестности 11 8 - - 352 167,6±36,6 73

долина р.Чибитка от

Акташа до Красных ворот 16 92 - ■ 5188 605,8±308 203

долина р.Ярлы-Ямры от

Акташа до рудника 14 260 - ■ 2736 1262Í287 85

\ятосферный воздух

1она проектируемого затопления

долина Катуни) 289 0 - - 47 7,0±0,6 144

Сарасинская зона:

собственно ртутная зона 89 0 - - 71 17,2±1,6 88

ореолы рассеяния 21 7 - • 71 32,3±4,3 60

вне ртутной зоны 96 0 - - 22 6,0+0,6 93

Акташская ртутная зона:

р.п. Акташ и окрестности 11 0 - • 28 9,1±2,9 73

долина р.Чибитка от

Акташа до Красных ворот 16 0 - - 68 22,1+3,7 68

долина р.Ярлы-Ямры от

Акташа до рудника 13 12 - • 200 б1,5±18,8 98

Города

Барнаул 131 0 - ■ 59 3,8±0,3 101

Бийск 73 0 - 13 7,4Í0,4 43

Горно-Алтайск 68 0 - 8 3,2±0,3 82

Примечание. Значения содержания ртути округлены.

Газортутные измерения в Сарасинской зоне показали значительна разброс в содержании ртути. Результаты статистической обработки материала показали существенные различия в средних показателях содержания ртути как в атмосферном, так и в почвенном воз-5ухе. В собственно Сарасинской ртутной зоне среднее содержание этути в атмосферном воздухе достаточно высокое, но это не значит, 1То оно равномерно распределяется по всей площади: в 75% точек юследований зафиксированы фоновые значения (до 20 нг/м3), повы-иенные концентрации отмечены лишь в отдельных точках.

Вне собственно ртутной зоны концентрация элемента, как правило, ниже фоновых значений.

В почвенном воздухе собственно Сарасинской ртутной зонь -редняя концентрация ртути в 3 раза превышает фон.

К р.п.Акташ прилегает ряд рудопроявлений ртути и Акташско« месторождение. Эксплуатация последнего велась с начала 40-х г.г., теперь же из-за отсутствия руды производство приостановлено. Объектами исследований были район обработки руды, участки, располагающиеся ниже действующих и находящихся на консервации производственных объектов, а также магистрали транспортировки ртутьсодер-жащего сырья и готовой продукции.

Исследованиями, проведенными в пос.Акташ и в его окрестностях, выявлен широкий спектр концентраций ртути в атмосферном ( почвенном воздухе: пределы колебаний в атмосферном воздухе составили от 0 до 200 нг/м3, в почвенном - от 8 до 2876 нг/м3.

Результаты свидетельствуют о том, что в Акташе и его окрестностях концентрация ртути в атмосферном воздухе находится нг уровне фона, по направлению от него к мелкому месторождению ртут! в среднем несколько выше, а от Акташа до обогатительной фабрик! превышает фон в 3 раза и более. Причем концентрация элемента рез ко увеличивается по мере приближения к месту непосредственное производства ртути.

Та же закономерность отмечается и для почвенного воздуха, ш содержание ртути примерно на порядок выше, чем в атмосферном.

Ртутометрия атмосферного воздуха в Барнауле, Бийске и Гор но-Алтайске выполнена по главным магистралям городов, в района: основных промузлов, жилого сектора и в пригородной зоне. Средне! содержание ртути в атмосферном воздухе не превышает фоновых <ша чений.

Ртуть в основных компонентах окружающей среди в бассейне Катуни

Как отмечено выше, ртуть в компонентах окружающей среды исс-адовали в основном в связи с экологической экспертизой проекта атунских ГЭС на Алтае. Данные табл.12. свидетельствуют о большом иапаэоне варьирования ртути во всех компонентах среды и в рыбах.

Таблица 12

Ртуть в основных компонентах среды бассейна Катуни [32]

омпоненты среды Катунь, Район место- Уровень

среднее течение рождении опасности

...... или ПДК

0,20 (0,02-115,6) 0,17 (0,03-0,46) 7,0 (0-47) 0,03 (0,01-0,25

оренные породы очвы, мг/кг оздух, нг/м3 одземные воды, мкг/л оверхностные воды, кг/л

онные отдожения, мг/кг 0,1 (0,00-0,16) итобентос, мг/кг 0,11

ыба (сырая масса),

г/кг 0,1 (0,05-0,11)

0,03 (0,00-0,30)

100 5 (0,1-36) 61,5 (12-200) 2

2,1

300 0,5

5 (0,02-35,5) 0,5

100 (15-333) Нет данных 66 Нет данных

Нет данных

0,5

Примечание. В скобках пределы изменений.

В районах месторождений и ореолах рассеяния киновари, добы-!И, транспортировки и переработки руды концентрация ртути в поч-юобраэующих породах, почвах, почвенном и атмосферном (приземном) юздухе, подземных и поверхностных водах и донных отложениях су-[ественно превышает уровень фоновых значений, нередко ПДК. Эти ерритории невелики и находятся в 150 км выше проектируемого гид-юузла.

В зоне проектируемого затопления диапазон варьирования кон-(ентрации ртути вб всех компонентах среды также велик, но даже :райние высшие значения не выходят за пределы ПДК. Средние пока->атели находятся на уровне регионального фона. Не обнаружено по-¡ышенных концентраций ртути в органах и тканях рыбы.

Таким образом, из изложенного следует выделить следующее.

1. В почвенном покрове бассейна Верхней Оби обнаружена су-;ественная неоднородность в концентрации ртути (от 0,005 до l,27i 1г/кг), зависящая от уровня содержания ее в почвообраэующих порогах. Минимальные содержания ртути свойственны почвам Северо-Бос-очного Алтая, Кузнецкого Алатау, Кузнецкой котловины и предгорным равнинам Алтая, максимальные - почвам Центрального, Юго-Вос-очного и Северного Алтая. Почвы большей части территории по это-iy показателю занимают промежуточное положение. В целом же содер-;ание ртути в почвенном покрове бассейна Верхней Оби находится нг ровне кларка.

2. Распределение ртути по профилю зависит от свойств почв: ранулометрического состава, количества и качественного составе рганического вещества , pH среды, содержания карбонатов.

3. Почвенный покров ложа водохранилищ проектируемых Катунс-их ГЭС и Крапивинского гидроузла содержит ртуть на уровне, близ-ом к кларку. Следовательно, в случае затопления почв, вероят-юсть загрязнения ртутью воды очень мала.

4. Высокие концентрации ртути отмечены в почвах, развиты> ¡ад ртутными месторождениями, особенно находящихся непосредствен-io над рудными телами. В почвах ореолов рассеяния содержание рту-и в 2-3 раза выше фоновых значений.

5. Выявлена существенная неоднородность содержания ртути £ ючвенном и атмосферном воздухе. В ртутных зонах среднее содержа-1ие ртути в атмосферном воздухе превышает фоновые" значения. Чело->еческая деятельность, связанная с производством ртути, приводит

существенному локальному загрязнению этим элементом почвенногс I атмосферного воздуха.

6. Сложившаяся ситуация с ртутью на исследуемой территорис (еоднозначна, но в целом не вызывает опасности для населения. Не юльшей части территории содержание . этого элемента в основны> омпонентах окружающей среды, а также в гидробионтах находится нг 'ровне регионального фона. Лишь на отдельных участках, приуроченных к месторождениям и ореолам рассеяния киновари, уровень содер-;ания ртути во всех компонентах среды, особенно в поч-

.ах, существенно превышает региональный фон, нередко ПДК.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ИСКУССТВЕННЫМИ РАДИОНУКЛИДАМИ: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

За период с 1953 по 1965 годы на Семипалатинском полигоне роведено 470 ядерных испытаний, в том числе 113 - в атмосфере Дубасов, Зеленцов, Красилов и др., 1994). Анализ данных радиаци-нной разведки, проводившейся после ядерных испытаний, измерений уточных выпадений на метеостанциях, фактов регистрации аномаль-ых повышений радиационного фона, а также расчетные данные по раекториям распространения воздушных масс из районов ядерных испытаний свидетельствуют о том, что значительная часть территории [аших исследований неоднократно подвергалась радиационному воздействию (Лобарев, Судаков, Волобуев и др., 1995).

Доказательством былого загрязнения являются долгоживущие ра-;ионуклиды, выпавшие на поверхность почвы. Один из них - 137Сз, [ериод полураспада которого, как известно, равен 30,2 года.

В задачи настоящего исследования, выполненного в основном в •вязи с Программой "Семипалатинский полигон - Алтай", входило: >пределить плотность загрязнения, выявить закономерности пространственного и внутрипрофильного распределения 137Сб и оценить с дологических позиций современное состояние территории.

Методические подходы изложены в публикациях [35, 2]. Здесь кратко напомним, что при выполнении полевых работ закидывали трансекты поперек расчетного "следа", каждый из которых жлючал в себя серию полнопрофильных ключевых разрезов, а также юлуям, прикопок. В горах - закладка геоморфологических профилей. Юдробно обследованы окрестности наиболее крупных населенных |унктов (по 5-12 точек опробования).

13 7

Се в почвах и других объектах определяли гамма-спектро-[етрическим методом, нижний предел обнаружения - 2 Бк/кг. Плот-гасть загрязнения (сумму значимых показателей во всех слоях почв 1 нКи/м2) рассчитывали по формуле: 1ггх0,27, где Ь -мощность :лоя, см; г - плотность расчетного слоя, г/см3; х - число бекке->елей в 1 кг почвы; 0,27 - коэффициент. Рассмотрим результаты ^следований.

Пространственное распределение 137 Сэ в почвах

Выпадение радиоактивного материала на земную поверхность бы-[о неравномерным. К тому же массовая распашка целинных и залежных

земель, дефляционные и эрозионные процессы привели к существенному пространственному перераспределению первоначально выпавшего радиоактивного материала, а естественные природные процессы (свойства почв) перераспределяли радионуклиды в профиле почв (вертикальное перераспределение). Поэтому оценить существовавшую 30-40 лет назад ситуацию не просто.

В результате техногенеза на поверхности Земли установился некий глобальный фон радиоактивного загрязнения. Для широт района наших исследований он определен в 60 мКи/км2 (Силантьев, Шкурато-ва, 1983). Этой величины мы придерживались [35,42] и придерживаемся теперь, хотя часть исследователей по Программе "Семипалатинский полигон - Алтай" считают, что фон глобальных выпадений для этой территории завышен.

Плотность загрязнения 137Се определяется как количеством исходно выпавших продуктов радиоактивного распада, так и состоянием почвенного покрова.

Многообразие почв в связи с природной зональностью равнинной части территории (от засушливых степей юго-западной части Алтайского края до черневой тайги Присалаирья), вертикальной поясностью в горах (от горно-тундровых почв на вершинах хребтов до сухостеп-ных почв межгорных котловин) является одним из факторов, обусловливающих значительную вариабельность пространственного распределения 137Сз в почвенном покрове не только в регионе в целом, но и в отдельных природных зонах и их частях.

Плотность загрязнения 137Сб во многом коррелирует с количеством выпавших атмосферных осадков: максимальные запасы его приурочены к предгорьям и вершинам хребтов; минимальные - к степям юго-западной части Алтайского края, котловинам и речным долинам Алтайских гор.

Значительная доля пахотных земель исследованной территории, особенно в черноземной зоне и межгорных котловинах, отличается монотонностью уровня удельной активности 137Сэ. Тем не менее, выявляется определенная закономерность: в освоенных выщелоченных черноземах предгорий плотность загрязнения 137Сэ выше, чем в черноземах обыкновенных и южных.

В почвах геохимически сопряженных ландшафтов как степной, так и лесной зоны также наблюдается вариабельность в распределении радионуклида: в почвах аккумулятивных ландшафтов плотность

грязнения 137Сз выше. Особенно четко это проявляется в горах ¡тая. Связано оно, вероятнее всего, с накоплением на поверхности рновых горизонтов выпавших продуктов радиоактивного распада, а кже привнесенных в результате дефляции и эрозии с тонкодисперс-1м почвенным материалом.

Значительная пространственная неоднородность в уровне плот-1сти загрязнения 137Сб обнаружена в почвах окрестностей населен-IX пунктов района исследований. Обусловлено это сложной структу->й почвенного покрова и разнообразием сельскохозяйственных уго-1Й.

Выявленные закономерности пространственного распределения 7Се отображены на схематической карте, составленной по нашим ^нным, материалам "Алтай-Гео" и ОИГГМ СО РАН на территорию Горно-I Алтая (рис.5). На ней показаны конкретные точки и ореолы с поденным загрязнением. Приурочены они, как правило, к вершинам 1ебтов, где выпадает максимальное количество атмосферных осад-1В, ив основном совпадают с осями теоретически рассчитанных ¡правлений движения воздушных масс в момент испытания ядерных :тройств на Семипалатинском полигоне.

Распределение цезия-337 по профилю почв

Исследование процессов внутрипрофильной (вертикальной) миг-[Ции радиоцезия в почвах интересует многих ученых (Павлоцкая, 174; Моисеев и др., 1975; Буравлев и др., 1981; Бондарь, 1989; |лантьев и др., 1989; Алексахин и др., 1992; Новикова, 1992; Ро-1НОв и др., 1993; Петряев, 1994). Важно знать, как глубоко миг-|рует радионуклид, выпавший на поверхность почвы, достигает ли >унтовых вод, мигрирует ли с грунтовыми водами в геохимически щряженные ландшафты, или же остается в верхней части профиля, :тупая в биологический круговорот.

Внутрипрофильное распределение 137Се изучено в 95 разрезах I целине и пашне (в большинстве на целине), охватывающих все гагообразие зональных и интразональных почв региона.

Современное состояние внутрипрофильного распределения 137Сэ наиболее распространенных почвах показано на рис.6, свидетель-•вующем о значительном разнообразии поведения радионуклида в юфиле различных по генезису почв. Заметим, что на рисунке показы лишь верхние слои профилей, в которых обнаружены значимые

Рис.5. Карга-схема распределения 137Сб в почвах Алтая. Условные обозначения: точка с цифрой - плотность загрязнения 137Сз (мКи/км2) в точках исследования; кривая с цифрой изоплотности загрязнения 137Сб (мКи/км2)

(>2 Бк/кг) количества 137Сз. В нижележащих слоях и генетических горизонтах радионуклида меньше 2 Бк/кг.

В почвах степного почвообразования - черноземах обыкновенных и южных - юго-западной части Алтайского края и котловин Алтайской горной страны 137Се сосредоточен в самом верхнем (0-5 см) слое гумусового горизонта, что находится в полном соответствии со свойствами этих почв (гуматная природа органического вещества,

сокая емкость поглощения, нейтральная или близкая к ней реакция еды, суглинистый гранулометрический состав, наличие карбонатов) с химической природой цезия. Указанные свойства в различных ва-антах степных почв могут несколько варьировать, в связи с чем являются некоторые нюансы в распределении 137Cs: или он почти лностью сосредоточен в слое 0-5 см, или мигрируетет несколько убже. Теперь ясно главное: ни в переходный горизонт, ни в поч-образующую породу и тем более в грунтовые воды радиоцезий, вывший на поверхность черноземных почв, в значимых количествах не ступал.

Находясь в "активном" слое почв, 137Cs, надо полагать, пос->янно участвовал (и участвует) в биологическом круговороте. одно сезонные (за вегетационный период) поглощения его травянис->й растительностью настолько малы, что ни в одной из исследован-IX проб радиоцезий обнаружить не удалось.

В освоенных черноземах 131Cs сосредоточен почти полностью в ixothom слое (0-20, 0-25 см). Если до распашки целины или залежи (павший радиоцеэий и находился на поверхности почвы в количесг-ix, которые показаны на рис.б, то в результате многократной об-|ботки произошло перемешивание ("разбавление") его на всю глуби' вспашки, о чем свидетельствует невысокое содержание и равно-:рное послойное распределение его по всей глубине пахотного го-[эонта. Подобное распределение 137Cs по вертикали свойственно не >лько черноземам, но и другим возделываемым почвам.

Невысокие (в пределах 5-15 Бк/кг) загрязнения радиоцезием [спаханных черноземов юго-западной части Алтайского края, терри->рии, находящейся в 150 км от Семипалатинского испытательного >лигона и неоднократно подвергавшейся радиоактивным выпадениям >собенно после первого испытания), можно объяснить дефляционными >оцессами. После подъема целинных и залежных земель "пыльные бу-(" переместили мелкозем, а с ним радиоактивный материал в места ¡тественных преград: в ленточные боры, колки, предгорья, где ,7Cs в повышенных количествах (превышающих глобальный фон) обнашивается и теперь.

Процессы лесного почвообразования вносят заметные коррективы картину внутрипрофильного распределения радионуклида.

На исследованной территории развиты дерново-подзолистые, ceJe лесные, горно-лесные черноземовидные и горно-лесные бурые

почвы. Дерново-подзолистые почвы различного гранулометрического состава (от песчаных до тяжелосуглинистых и глинистых) распространены в черневой тайге Присалаирья и Северо-Восточного Алтая, а также под ленточными борами долин древнего стока в юго-западной части Алтайского края, серые лесные - в Присалаирье и Северо-Восточном Алтае, горно-лесные черноземовидные - под парковыми лиственничными лесами Центрального Алтая и березовыми - Северного Алтая, горно-лесные бурые - под кедровыми лесами Северо-Восточного и Центрального Алтая. Эти почвы, находясь в разных природных условиях, различаются по свойствам и в связи с этим по характеру распределения радиоцеэия по профилю (см.рис.6).

Из изложенного следует:

1. Пространственное распределение 137Сб на исследованной территории определяется характером выпадений радиоактивных осадков и последующим перераспределением их. Последнее обусловлено рядом факторов: дефляционными и эрозионными процессами, рельефом местности, геохимическими особенностями ландшафтов, структурой почвенного покрова, состоянием гумусовых горизонтов.

2. Распределение 137Сэ по профилю зависит от типа почвообразования. В черноземах основные запасы радионуклида сосредоточены в верхнем 5-сантиметровом слое гумусового горизонта (чаще в дернине). Лишь малозначимые величины его мигрируют до глубины 10 см. В почвах с промывным типом водного режима - дерново-подзолистых и серых лесных оподзоленных - 137Св выщелачивается в более глубокие слои - до 20-30 см, но не глубже верхней части иллювиального горизонта. В освоенных почвах 137Сз полностью сосредоточен в пахотном горизонте, равномерно распределяясь по всей его глубине. В почвообразующих породах исследованной территории радиоцезий в значимых концентрациях не обнаружен. Это дает основание утверждать, что-137 Се в грунтовые воды не проникал.

3. Плотность загрязнения 137Сз почв основной части территории не превышает уровня глобального фона. На вершинах гор, в ленточных борах долин древнего стока, в колках, в предгорьях Алтая и Салаира встречаются участки с плотностью загрязнения, превышающей глобальный фон в 2-4 раза.

Ш1 21111 300 41»!

см Горно-тундровая

Бк/кг

(I 5 5-1(1 III 15 15 211 211 25 15Л1 Л) 35

Бк/кг

Чернозем выщелоченный

II 5 5 111 II 15 5 20 !(1 25 [5 311

Бк/кг

Горно-лесная бурая

11-5 5 III 11115 15 211 211 25 25-311

Бк/кг

Чернозем обыкновенный

О III 211 311 4(1 5(1 6(1 "II

I) III 2(1' 311 4(1 5(1 ЛИ 7(1 КО

II 5 III 5

II 15 5 211 1125 5 3(1 II 35

7

Бк/кг

Горно-лесная см дерновоглубокоподзопистая

II 5 5 1(1 1(1 15 15-211 211 25 25 3(( 3(1 35

Бк/кг

Черноземно-луговая оподзолеиная

(I 5 >1(1 ¡1 15 5-2(1 II 25 5 3(1

Бк/кг

Темно-серая лесная

II 5 5111 111 15 15-2(1 2(1-25 25-3(1

Темно-каштановая

Бк/кг

(1 1(1 2(1 311 4(1 5(1 М1 7(1

(1-5 1 - •■ т— "■-"- Г- -'- 1----Г --- _| Бк/кг 0 5 Бк/кг

МП 5 111

(1 15 10 15 1

15 211 15 20 1

!0-25 Г орно-лесная 2(125

!5 3(1 СМ черноземовидная 253(1 см Чернозем южный (пашня)

Рис 6. Распределение "7Сэ по профилю почв

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Вскрыт существенный дефицит доступного для растений фос фора в большинстве пахотных почв и как следствие - низкое содер жание этого элемента в местных кормах (пастбищных и заготавливае мых на зиму). Разработаны пути устранения негативного природног явления.

2. Обнаружен дефицит йода в почвах, природных водах, расте ниях и кормах, и связанная с ним широко проявляющаяся эндемия зс ба у животных и человека. Разработаны меры по профилактике неду га.

3. Выявлены повышенные концентрации Нд, РЬ, Си, 2т\ и с<3 почвах над рудными месторождениями и в ореолах рассеяния, в мес тах транспортировки и переработки руд. Миграция' за пределы и концентрирования незначительна и существенного экологическог ущерба для смежных территорий не представляет.

4. Содержание остаточного 131Сз в почвенном покрове больше части территории не превышает уровня глобального фона. Выявленны локальные загрязнения (выше глобального фона) свидетельствуют былом неблагополучии. В настоящее время опасности для человек они не представляют, к тому же находятся вне селитебной зоны.

5. Биогеохимическая ситуация в бассейне Верхней Оби в цело вполне удовлетворительная для проживания людей и ведения хозяйс твенной деятельности. Многие местности, особенно в Алтайской гор ной стране, могут служить эталоном чистоты.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

МОНОГРАФИИ "

1. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае. Новосибирск Наука, 1978. 272.

2. Проявление йодной недостаточности на Алтае. Алтайское кн. издательство, 1988. 56.

3. Агрохимическая характеристика пахотных почв Горного Алта; Алтайское кн.издательство, 1971. 144. (соавторы Р.В.Ковалев, В.А.Хмелев).

СТАТЬИ В ЖУРНАЛАХ И СБОРНИКАХ

1. Содержание марганца в почвах Горно-Алтайской автономной >ласти. В кн.: Об изучении и развитии производительных сил Гор->го Алтая. Горно-Алтайск, 1961. 67-86.

2. Распределение подвижного марганца в почвах Горного Алтая, кн: Генезис почв Западной Сибири. Тр. Биологического ин-та,

т.12. Новосибирск, 1964. 67-80.

3. К биогеохимии и агрохимии меди в Горном Алтае. В кн.: Ге-¡тические особенности почв Обь-Иртышского междуречья и Горного :тая. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1966. 103-117.

4. К содержанию марганца в природных водах Горного Алтая. im же. 129-136.

5. Действие марганцевых удобрений на качество зерна яровой аеницы и сахарной свеклы. В кн.: Микроэлементы в сельском хо-1йстве. Тр. Алт.СХИ, вып.9. 1966. 77-83.

6. Ртуть в почвах и поверхностных водах Горного Алтая. В кн. зпроеы химизации сельского хозяйства Алтая. Реф. докл. VI конф. фнаул, 1966. 14-17. (соавтор В.П.Ерогов).

7. Ресурсы и перспективы использования марганцевых руд и от-здов марганцеворудной промышленности в качестве удобрений. В i.: Микроэлементы в биосфере и их применение в сельском хозяйс-зе и медицине Сибири и Дальнего Востока. Улан-Удэ, 1967. 439-445.

8. Плодородие пахотных почв и применение удобрений в Горном 1тае. В кн.: Доклады сибирских почвоведов к IX Международному энгрессу почвоведов. Новосибирск: Наука, 1968. 0,5 п.л. (соавтор .А.Хмелев).

9. Агрохимическая характеристика пахотных почв Горно-Алтайс-эй автономной области. В кн.: Вопросы развития сельского хозяйс-за Горного Алтая. Новосибирск: Наука, 1968. 29-50. (соавтор .А.Хмелев).

10. Микроэлементы в почвах и применение микроудобрений. Там э. 70-85.

11. Кобальт в основных компонентах ландшафта Горного Алтая и го влияние на урожай. Микроэлементы в сельском хозяйстве и медиане. Доклады V Всесоюзного совещания в г.Иркутске. Улан-Удэ: Бу-ятское кн. изд-во, 1968. 168-173.

12. Некоторые закономерности поглощения марганца растениями птая. В кн.: Вопросы биогеохимии растений. (Труды Бурятского

Института естественных наук) Улан-Удэ, 1969. 2. 67-75.

13. Эффективность минеральных удобрений на основных типах почв Горного Алтая. В кн.: Вопросы химизации сельского хозяйства Алтая. Материалы краевых научно-химических конференций 1961-1967 гг. Барнаул, 1969. 105-118. (соавтор В.А.Хмелев).

14. Почвы Горного Алтая и пути их рационального использования. В кн.: Природа и природные ресурсы Горного Алтая. Горно-Алтайск, 1971. 86-98. (соавторы Р.В.Ковалев, В.И.Волковинцер, В.А.Хмелев).

15. О содержании бора в наиболее распространенных растениях Алтая. Там же. 107-120. (соавтор В.И.Ярусов)

16. Влияние минеральных удобрений на урожай зерновых культур и содержание в них белка в Горно-Алтайской автономной области. Ж. Агрохимия, 8, 1971. 55-59.

17. Влияние освоения на биологическую активность почв Горного Алтая. В кн.: Вопросы биологии. Новосибирск, 1974. 0,7 п.л. (соавторы Н.Н.Наплекова, Н.Ф.Выблов, В.И.Гауэрт)

18. Микроэлементы в растениях и кормах Алтая. В кн.: Резервы кормопроизводства Горного Алтая. Горно-Алтайск, 1975. 109-129.

19. Некоторые итоги применения минеральных удобрений под зернофуражные культуры. Там же. 4-27.

20. Закономерности распределения микроэлементов в почвах Горного Алтая. В кн.: Этюды по биогеохимии и агрохимии элементов-биофилов. Новосибирск: Наука, 1977. 48-61. -

21. Микроэлементы в почвах Горного-Алтая и влияние микроудобрений на микробиологическую активность. В кн.: Микробные ассоциации и их функционирование в почвах Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1979. 183-195. (соавтор Н.Н.Наплекова)

22. Йод в почвах Алтая. Почвоведение, 1980, 8. 74-81.

23. Йод в почвенном покрове Алтая. В кн.: Химические элементы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1982. 54-73.

24. О йодной недостаточности у овец на Алтае. Изв. СО АН СССР, Сер.биол. наук, 1981, вып.3. 153-157.

25. Йод в почвах и зобная эндемия у человека на Алтае. Изв. СО АН СССР, Сер.биол.наук, вып.1, 1983. 124-129. (соавтор Ю.И.Савенков)

26. Горный Алтай - район с выраженным дефицитом йода. Ж. География и природные ресурсы, 1983, 2. 71-61.

27. Обогащение сенокосных угодий йодом как путь профилактики дной недостаточности у животных. Ж. Сибирский вестник сельско-'эяйственной науки, 1985, 3. 58-61.

28. О потенциальной опасности зобной эндемии в Горном Алтае, в. СО АН СССР, сер. биол.наук, вып. 3, 1986. 62-66. (соавтор П.Родин).

29. Тяжелые металлы в почвах и водах бассейна реки Катунь. В [.: Поведение ртути и других тяжелых металлов в экосистемах, 3. Новосибирск: ГПНТБ СО АН СССР, 1989. 43-55.

30. Ртуть в почвах Алтая. Биологическая роль микроэлементов и : применение в сельском хозяйстве (Тез.докл. XI Всесоюз.конф.,

2, Самарканд, 1990. 44-46. (соавторы А.В.Пузанов, О.А.Ельчини->ва) .

31. Ртуть в почвах и воздухе ложа проектируемого Катунского (дроузла и сопредельных районов. Катунский проект: проблемы экс-гртизы (Материалы к общественно-научной конференции). Новоси-!рск, 1990. 39-40. (соавторы А.В.Пузанов, Ю.В.Робертус, В.Смирнов).

32. Экологические аспекты проекта Катунской ГЭС, обусловлен-■>е наличием ртути в природной среде Горного Алтая. Водные ресур-,1, 1992 , 6. 107-123. (соавторы О.Ф.Васильев, С.А.Сухенко .А.Атавин и др.)

33. Фтор в почвах Северного Алтая. Сибирский биологический /риал, вып.2, 1993. 53-63. (соавторы О.Ю.Пузанова, А.В.Пузанов)

34. Мышьяк в почвах долины Катуни и над месторождениями рту-1.Тли же. 51-58. (соавторы А.В.Пузанов, О.А.Ельчининова, О.Ю.Пухова, Т.А.Горюнова)

35. Цезий-137 в почвах. Ядерные испытания, окружающая среда и доровье населения Алтайского края (Материалы научных исследовали). Т.2, кн.1, Барнаул, 1993. 52-64. (соавторы А.В.Пузанов, •А.Ельчининова, Т.А.Горюнова)

36. Тяжелые металлы в почвах Алтая. Ядерные испытания, окру-ающая среда и здоровье населения Алтайского края (Материалы на-чных исследований). Т. 2, кн.1, Барнаул, 1993. 64-95. (соавторы ■В.Пузанов, О.А.Ельчининова, Т.А.Горюнова и др.)

37. Ртуть, кадмий, и мышьяк в почвах районов ртутных место-эждений. - Мат. IV объед. Междунар. симпоз по проблемам прикл. еохимии, посвященного памяти акад. Л.В. Таусона, Е 2, Иркутск,

1994. 69-71. (соавтор А.В.Пузанов).

38. Ртуть в почвах Алтая. Сибирский экологический журнал, Т.2,1, 1995. 60-72. (соавтор А.В.Пузанов)

39. Ртуть в почвах, почвенном и приземном воздухе Алгае-Саян-ской горной области. Химия в интересах устойчивого развития, Т.1-2, 1995. 167-173. (соавтор А.В.Пузанов)

40. Цезий-137 в почвах сухостепных котловин Алтае-СаянскоС горной области. - Междунар. конф. Томск, 1995. 0,1 п.л. (соавто{ А.В.Пузанов)

41. Тяжелые металлы и мышьяк в дикорастущих лекарственна растениях Алтая. Сибирский экологический журнал, Т.2, 6. 1995. 510-514. (соавторы А.В.Пузанов, О.А.Ельчининова, Горюнова Т.А.)

42. Цезий-137 в почвах Алтайского края. Сибирский экологический журнал, Т.2, 1995, 6. 499-509. (соавтор А.В.Пузанов)

43. Мышьяк в почвах юга Западной Сибири. Сибирский экологический журнал, 1996, 2. 199-212 (соавтор А.В.Пузанов).