Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Формы аккумуляции тяжелых металлов в ландшафтно-геохимических условиях Восточно-Европейского сектора Субарктики

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Формы аккумуляции тяжелых металлов в ландшафтно-геохимических условиях Восточно-Европейского сектора Субарктики"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В. И. ЛЕНИНА

Специализированный совет К 053.01.18

На правах рукописи

ФИЛАТОВА Елена Васильевна

ФОРМЫ АККУМУЛЯЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО СЕКТОРА СУБАРКТИКИ

11.00.01 — физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор ДОБРОВОЛЬСКИЙ В. В.

Официальные оппоненты: ■

доктор биологических наук, профессор ВАСИЛЬЕВСКАЯ В. Д. кандидат географических наук, доцент РЯБЦЕВА К. М.

Ведущая организация — Московский педагогический университет

Защита состоится « ^ » Utù-_ 1992 г. в ^ час, на заседании

специализированного совета К 053.01.18 по присуждению ученой степени кандидата наук в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина по адресу: 129243, Москва, ул. Кибальчича, д. 6, корп. 4, ауд. 407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ имени В. И. Ленина по адресу: 119243, Москва, Малая Пироговская ул., д. 1.

г

Автореферат разослан « » ÎLjLÎ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат педагогических наук

'Л/Ъ ДУШИНА И. В.

- - ..-Ч

. (- - - I

" Актуальность темы исследования. Невысокая устойчивость ланд-афтов заполярных территорий к антропогенному воздействию, с :нои стороны, и активное хозяйственное освоение региона с другой, здало серьезную экологическую проблему. В сложившейся ситу-ии весьма ответственное значение имеет научно обоснованная оцен-геохимического состояния природных геосистем Субарктики, ис-ггывающих воздействие в виде техногенного загрязнения тяжелыми :таллами. Решению этой проблемы в значительной степени способ-вует выяснение закономерностей перераспределения металлов в ндшафтах изученного региона. Учитывая природные особенности рритории приоритетное направление в исследовании представляет гяснение типов соединений, в форме которых происходит аккумуля-:я металлов.

Изучение геохимического состояния природных ландшафтов Суб-ктики является закономерным этапом в исследовании полярных рритории. Современный уровень исследований позволяет расширь и конкретизировать основные представления об особенностях барктических ландшафтов, сформулированных в трудах А. Лнверовского, Г. А. Ратманова, Б. Н. Городкова, М. Иванова, В. Д. Александровой, И. С. Михайлова и др. Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение >рм аккумуляции тяжелых металлов как результата проявления ецифических особенностей различных ландшафтно-геохимических егановок Восточно-европейского сектора Субарктики. Поставленная цель предполагала решение следующих задач:

1. Определить методику изучения форм тяжелых металлов в ндшафтах изученного региона.

2. Установить формы аккумуляции металлов в почвах различных ндшафтно-геохимических обстановок.

3. Выяснить физическую природу отдельных форм соединений желых металлов.

4. Показать индикационную роль форм аккумуляции металллов гачвах изученных ландшафтов.

5. Выявить особенности распределения тяжелых металлов в поч-образующих породах и растениях.

6. Выявить особенности перераспределения металлов в системе ологического круговорота различных ландшафтно-геохимических становок.

Объект и методы исследований. Основу работы составили набл! дения и материалы, собранные автором в полевые сезоны 1983, 198 1989, 1990 гг.

Для определения форм тяжелых металлов применялся широк! спектр методов исследования: объемные методы определения хш ических элементов, колориметрический, атомно-абсорбционный, сп ктральный эмиссионный. Отдельные образцы почв и почвообраз ющих пород были подвергнуты подробному аналитическому изуч нию: механический анализ использовался при изучении почв и почв образующих пород; минералогический — при характеристике обл мочной фракции, рентгеноструктурный — при исследовании тонкод сперсной фракции почвообразующих пород. Изучение органичесю соединений — носителей тяжелых металлов осуществлялось методе гель-хроматографии. Формы аккумуляции железа исследовались м тодом мессбауэровской спектроскопии.

Большая часть химических исследований выполнена авторо в лаборатории геохимии МПГУ им. В. И. Ленина, среди них бол 7000 элемент-определений тяжелых металлов, 468 определений — щ лочных и щелочноземельных элементов, более 900 общих почвеннь анализов, а также значительная часть гранулометрических и минер логических анализов.

Научная новизна. На основании предложенной схемы определ ния тяжелых металлов выделены формы аккумуляции в различнь ландшафтно-геохимических обстановках исследуемого региона. Ко! плексное использование методов тонкого аналитического определ ния позволило обоснованно диагностировать основные формы акк муляции тяжелых металлов и оценить их количественные соотнош ния. Изучение компонентов ландшафта позволило выявить особе ности перераспределения химических элементов в системе биолог ческого круговорота для ландшафтно-геохимических обстановок В сточно-европейского сектора Субарктики.

Практическая ценность. Полученные результаты использованы в отчете по II этапу задания по НПП «Экология и биосистема».

Данные по формам аккумуляции тяжелых металлов могут служить для оценки эколого-геохимического состояния изученного региона и разработки долговременного экологического прогноза. Отдельные результаты исследований могут быть рассмотрены как индикационные показатели современного состояния ландшафт-но-геохимических обстановок полярных территорий. ,

Комплескное применение различных методов аналитического исследования в предложенной схеме выделения форм аккумуляции тяжелых металлов может иметь методическое значение.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на комиссии геохимии ландшафта Московского филиала Географического общества (1989, 1991), не ежегодных чтениях МПГУ им. В. И. Ленина (1991, 1992), на заседании кафедры геологии и геохимии ландшафта МПГУ им. В. И. Ленина (1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов на 104 страницах, содержит 30 таблиц, 23 рисунка. Список литературы включает 126 наименований, в том числе 27 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую благодарность за внимание и постоянную помощь в работе научному руководителю, заслуженному деятелю науки РСФСР, доктору географических наук, профессору В. В. Добровольскому.

Автор искренне признателен за предоставленные материалы и консультации при выполнении работы доценту, кандидату географических наук Л. В. Алешукину, а также благодарит за помощь и поддержку весь коллектив кафедры геологии и геохимии ландшафта МПГУ им. В. И. Ленина.

Большую признательность автор выражает А. М. Морщинову и сотрудникам 4 партии МОМКАГЭ за помощь при сборе полевого материала.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные ландшафтно-геохимические исследования проводились автором в 1983—1984 гг. на побережье Баренцова моря (пос. Индига, пос. Носовая), в 1989—1990 гг. в южной части архипелага Новая Земля.

Ключевые участки по возможности выбирались с учетом наиболее распространенных типов ландшафтных обстановок, в качестве которых могут быть названы следующие:

— дренированные холмистые равнины, характерной особенностью которых является наличие террас, перекрытых ледниковыми отложениями, поверхности террас расчленены на полигоны и кольца разных размеров;

— слабо дренированные низменности, представляющие ледниковые долины, выходящие в заливы;

— возвышенные участки, сложенные коренными породами палеозойского возраста, где отсутствует сплошной покров растительности.

С целью выявления специфических черт геохимии островных и прибрежных ландшафтов были заложены профили от побережья в глубь острова.

На опорных участках закладывались разрезы и использовались естественные обнажения, проводилось детальное описание рельефа, микрорельефа, почв, растительности. Почвенные образцы отбирались из всех генетических горизонтов, растительные—из числа доминирую-.щих и ценозообразующих.

Аналитическая обработка полевого материала включает широкий спектр методов исследования.

Для обоснованного выделения форм тяжелых металлов нами применялась схема изучения различных компонентов ландшафта, где наряду с традиционными методами химического и механического разделения используются и современные: рентгеноструктурный анализ, метод гель-хроматографии, мессбауэровская спектроскопия, позволяющие значительно расширить представления о характере соединений (рис. 1).

Исходя из того, что почва является компонентом, где отражаются

Почвообразуицие порода

Спектральный эмиссионный анализ

Механический анализ

Минералогический анализ обломочной фракции

Механи-

ческий

анализ

Рентгено-структур-ныи анализ дни

ш

фрак-

<6Т001

Рациональный химический анализ

Растительность

•

Озодение

Спектральный

эмиссионный

анализ

Определи ние зольности

Спектральный эмиссионный анализ

н20 Гель-хроматография

Ацет.-ам. буфер рЕ=3

1

к4р2о7_ Гель-хроматография

11а4Р2°7

Мара-Даек-сона

Мессбауэровская спектроскопия

Атомно-абсорб-бионный анализ

(Л

Рис.1 Схема определения тяжелых металлов в ландшафтах

наиболее стабильные геохимические признаки ландшафта, и учитывая формы нахождения тяжелых металлов, почвы подверглись детальному изучению с применением рационального химического анализа — методике, основанной на неодинаковой растворимости отдельных форм соединений в различных реагентах и успешно применяемой многими авторами (Зырин и др., 1968; Любимова, 1970; Мотузова, 1972 и др.).

Полученные аналитические данные обрабатывались методами математической статистики (Беус и др., 1976; Лакин, 1980). Рассчитывались средние арифметические величины (М), средние квад-ратические отклонения (а), коэффициенты вариации (У%), асимметрии (А), эксцессы (Е), критерии достоверности разности по Стьюденту (I:,]), в выборках, полученных для различных вытяжек. На основании математически обработанных результатов рассчитывались ландшафтно-геохимические коэффициенты: кларки концентрации химических элементов для коренных и почвообразу-ющих пород, коэффициенты почвенной дифференциации и биологического поглощения.

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОДАХ

Почвообразующие породы района исследований представлены моренными суглинками и супесями, ледниково-морскими отложениями песчаного и супесчаного характера, элювиально-делювиальными образованиями, являющимися продуктами выветривания песчаников, кристаллических сланцев и известняков.

Влияние механического состава на содержание тяжелых металлов. Для изученных отложений преобладающими являются фракции мелкого песка и крупной пыли. Содержание этих фракций в ледниково-морских отложениях о. Колгуев составляет 22,6 и 34,7%, в моренных отложениях о. Новая Земля — 30,5 и 27,6%, в элювиально-делювиальных отложениях о. Новая Земля — 42,5 и 28,3% соответственно. Большая опесчаненность ледниково-морс-ких отложений о. Колгуев не способствует концентрации тяжелых металлов.

Особенности минералогического состава обломочной фракции.

Территория располагается в переходной зоне между Кольско-Карельской и Приуральской минералогическими провинциями.

Содержание легкой фракции колеблется в пределах 96—99%, незначительно изменяясь по фракциям. Основными минералами являются кварц, полевые шпаты, глинистые, хлориты, обломки

рных пород. В отложениях восточной части наблюдается незна-[тельное увеличение полевых шпатов.

Содержание тяжелой фракции не превышает 3%. Основными шералами являются роговая обманка, эпидот, гранат, гидрогё-[т, ильменит, обломки горных пород. С увеличением фракции юисходит уменьшение содержания эпидота, граната, роговой >манки, обратная тенденция отмечена для гидрогётита. Для от-)жений восточного сектора отмечено повышенное содержание идота.

Особенности минералогического состава тонкодисперсной эакции. Данные рентгеноструктурного анализа свидетельствуют ) общности происхождения различных генетических типов от-)жений, имеющих сходный состав минералов: слабоизмненные >иоктаэдрические хлориты; слюды, близкие к диоктаэдрическим; южные смешаннослойные слюда-смектитовые образования; >арц; полевые шпаты.

Различия в соотношениях содержания минералов тонкодис-:рсной фракции позволяют выделить провинциальные особен->сти: каолинит отсутствует в элювиально-делювиальных отложе-!ях о. Новая Земля, где отмечено максимальное содержание эстаточно неустойчивого хлорита и слюд, близких к диоктаэд-1ческим. Ледниково-морские отложения о. Колгуев в значитель-эй степени обогащены сложными слюда-смектитовыми образовании и содержат минимальные количества хлоритов и слюд, гппких к диоктаэдрическим. Моренные отложения о. Новая Зем-я по характеру распределения минералов тонкодисперсной фракии занимают промежуточное положение.

Тяжелые металлы в составе почвообразующих пород. Мореные и элювиально-делювиальные отложения о. Новая Земля обна-уживают близкие по значению концентрации для большинства тементов. При этом в моренных отложениях наблюдается незна-ителыюе увеличение содержания цинка, свинца, никеля, ванадия, в элювиально-делювиальных — повышение концентраций меди, эбальта, хрома, марганца, титана. Ледниково-морские отложения . Колгуев характеризуются достаточно низкими концентрациями яжелых металлов, в среднем в 1,5—2,5 раза ниже, чем в отложени-х о. Новая Земля, и только для свинца эти значения близки.

Кларки концентрации больше 1 для цинка, свинца, кобальта, рома, ванадия как в отложениях о. Новая Земля, так и о. Колгуев, ля никеля и титана эта тенденция отмечена только в отложениях . Новая Земля.

В почвообразуюхцих породах о. Новая Земля по сравнен! с коренными отмечена аккумуляция хрома, кобальта, свинца, тит на, цинка.

ФОРМЫ АККУМУЛЯЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВА

Почвы исследуемой территории относятся к тундровой почве ной зоне и характеризуются комплексностью почвенного покро! Их отличает наличие крупнопылеватой и мелкопесчанистой фра ции в мелкоземе, значительная гумусированность всего почве ного профиля, нейтральная и слабощелочная реакция, ненасыще ность основаниями.

Валовые концентрации. Почвы исследуемых ландшафт! в значительном количестве содержат железо, его концентрат составляют единицы и десятки тысяч мг/кг, марганец, тита содержание которых колеблется от сотен до нескольких тыс: мг/кг. Марганец, свинец, никель, кобальт присутствуют в колич ствах, соответствующих десяткам мг/кг. Цинк, хром, ванади барий, стронций занимают промежуточное положение, что соо ветствует первым сотням мг/кг.

Почвы о. Колгуев характеризуются более низкими концентрац; ями железа, меди, цинка, никеля, хрома, марганца, бария в 1,2—2 раза. Содержание свинца, кобальта, титана близко к таковоь в почвах о. Новая Земля. Активизация процессов в системе п< чва—растение способствует лучшей дифференциации микроэлеме] тов в почвенном профиле ландшафтно-геохимических обстановок < Колгуев: для большинства элементов Кп> 1. Для почв о. Новг Земля Кп > 1 отмечен для железа, марганца, титана, бария, стронци в отдельных случаях — для свинца и кобальта.

Водорастворимые соединения. Содержание микроэлемент извлекаемых водной вытяжкой, составляет от долей до едини процента, в целом не превышая 5% от валового содержани: Максимальное количество приходится на долю железа, что соста1 ляет единицы и первые десятки мг/кг, марганец и цинк содержатс в количестве десятых и единиц, медь не превышает десятых доле мг/кг.

Водорастворимые соединения тяжелых металлов в почвах с Колгуев играют более заметную роль, чем в почвах о. Нова Земля: содержание железа, меди, марганца, цинка, извлекаемы водной вытяжкой, в почвах о. Колгуев в среднем в 2—4 раза выш< чем в почвах о. Новая Земля.

Изучение водорастворимых соединений методом гель-хрома

эграфии. Установлено, что значительную часть водорастворимых рганических соединений составляют фульвокислоты, при фракци-нировании делящиеся на две фракции: высокомолекулярные ве-(ества с молекулярной массой от 19000 до 30000 Да и низкомоле-улярные вещества с молекулярной массой от 2000 до 5000 Да.

Соотношение фракций неодинаково для различных типов почв генетических горизонтов: в гор. Атторфянисто-глеевой почвы о. [овая Земля отмечена лишь одна фракция — низкомолекулярная, гор. Атторфянисто-глеевой почвы о. Колгуев и гор. А/А, арк-этундровой почвы о. Новая Земля преобладают низкомолекуляр-" ые фракции фульвокислот, высокомолекулярные соединения за-имают подчиненное положение. В минеральном гор. А/Вгтунд-овой торфянисто-глеевой почвы в большем количестве присут-гвует высокомолекулярная фракция.

Водорастворимые соединения цинка связаны с низкомолеку-ярной фракцией фульвокислот. Для соединений меди четкой зави-чмости в распределении не обнаружено, однако отмечена тенден-ия тяготения этого элемента к высокомолекулярной фракции.

Катионообменные формы. Соединения тяжелых металлов, изрекаемых ацетатно-аммонийным буфером (рН = 3), составляют сновную часть подвижных соединений микроэлементов, что соот-гтствует долям и первым десяткам процента общих запасов ме-шлов в почве. Содержание марганца в отдельных случаях может остигать 30%, концентрации остальных элементов не столь значи-:льны и в среднем не превышают 10% от валового содержания.

В распределении катионообменных форм в целом сохраняется 1 же тенденция, что и для водорастворимых соединений': почвы о. олгусв характеризуются более высоким содержанием марганца, елеза, никеля, кобальта, свинца в среднем в 1,2-1,5 раза.

Металлоорганические соединения.

Тяжелые металлы, извлекаемые вытяжкой К4Р2О7. Для боль-пшства элементов, экстрагируемых этой вытяжкой отмечены до-гаточно высокие значения: максимальные концентрации отмече-ы для железа, что составляет сотни и тысячи мг/кг сухого вещест-1, содержание марганца колеблется от еджиниц до первых сотен г/кг, концентрации меди, цинка, никеля, свинца, кобальта лигйь отдельных случаях превышают первые десятки мг/кг сухого :щества. Металлоорганические соединения играют заметную оль в аккумуляции тяжелых металлов, что в среднем составляет 3—20% от валового содержания, для меди и марганца соответст-гнно 25—40% и менее 10%, в отдельных случаях содержание

железоорганических комплексов может достигать 80% от валовог содержания.

Почвы ландшафтно-геохимических обстановок о. Колгуев от личают более высокие концентрации марганца, цинка, никел? кобальта, железа, экстрагируемые вытяжкой К4Р2О7, что превыша ет содержание этих элементов в почвах о. Новая Земля в средне; в 1,5-3 раза.

Распределение металлов между гуминовыми и фульвокислота ми. Исследуемые почвы отличает значительная гумусированност

всего деятельного слоя, фульвокислоты преобладают над гуминс

выми, при этом степень выраженности заметно возрастает в ни»

них горизонтах: СГ1[: Сф г = 0,4—0,7 в гор. А0/А„ СГ1.:СФ. ,.=0,1-

0,3 в гор. С, что подтверждается данными гельхроматографии.

Среди металлоорганических комплексов преобладают соедини ния тяжелых металлов с фульвокислотами, при этом медь, циш железо удерживаются как фульво- и так и гуминовыми кислотам! при значительном преобладании первых (до 90% и не более 304 соответственно), марганец, никель, свинец, кобальт обнаружен] только в комплексах с фульвокислотами, что может составлять отдельных случаях более 90% от содержания металлов, удерживг емых органическим веществом.

Тяжелые металлы, извлекаемые вытяжкой Ыа4Р707. Количест во экстрагируемых элементов не отличается высокими значениям и для большинства изученных металлов составляет единит мг/кг, что для марганца и цинка соответствует 1—3%, для мед! никеля, свинца, кобальта в среднем 3—15% от валового содержг ния. Достаточно высокие концентрации отмечены для железа -350—1200 мг/кг, что составляет 3—12% от валового содержания

Распределение металлов в почвенном профиле неоднороднс Для всех изученных элементов отмечены более высокие концент рации, извлекаемые вытяжкой №4Р207 в тундровых бурых почва о. Колгуев по сравнению с арктотундровыми почвами о. Нова Земля в среднем в 1,5—2 раза, для тундровых торфянисто-глеевы почв отмечена обратная тенденция.

Соединения металлов, извлекаемые вытяжкой Мера—Джексс на. Концентрации тяжелых металлов в почвах изученных лащ

¡)тов весьма значительны. Для большинства элементов этой яжкой извлекается от 20 до 50% от валового содержания, шмальные значения отмечены для марганца — менее 20%, симальные для железа — до 90%. В распределении микроэле-тов при общей тенденции увеличения их содержания с глуби, иногда достаточно высокие концентрации наблюдаются в хних горизонтах, что может быть обусловлено несколькими чинами: экстрагирование остаточных металлооргаиических ко-шксов, увеличением фракции тонкой пыли в органогенных го-онтах; более интенсивными процессами выветривания. Почвы ландшафтно-геохимических обстановок о. Новая Земля актеризуются более высокими показателями концентраций тя-гых металлов, что в отдельных случаях может составить превыше в 1,3—4,6 раза.

Изучение соединений железа методом мессбауэровской спектро-пин. Результаты исследований позволяют отметить, что железис-■ новообразования в почвах изученных ландшафтов представляют ой совокупность соединений железа, образовавшихся в результа-[зоморфного замещения в силикатах, и адсорбированных глинис-фракцией. На поверхности глинистых частиц образуются «гёти-ые» структуры, не растворяющиеся в реактиве Мера—Джексона, орые впоследствие могут стать ядрами кристаллизации. Тяжелые металлы в составе первичных и вторичных минера-^ В прочной связи с глинистыми и первичными минералами одится значительное количество тяжелых металлов, что состав-т в среднем 40—50% от валового содержания. Для всех почв наблюдается увеличение содержания меди и :еля с глубиной, в большинстве случаев сходных характер рас-деления отмечен для свинца и цинка. Для марганца отмечена >атная зависимость — уменьшение содержания с глубиной. Почвы о. Колгуев выделяются более низкими концентрациями селых металлов в составе первичных и вторичных минералов, иболее отчетливо это проявляется в распределении марганца, [ка, никеля.

Распределение соотношения форм аккумуляции металлов в

различных ландшафтно-геохимических обстановках показанс рис. 2.

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В РАСТЕНИЯХ

Особенности химического состава растений. Растения изу ных ландшафтов отличает достаточно высокая зольность, прел колебаний которой составляют 3,8—18,3%. Низкие знач( отмечены для кустистых лишайников и пушицы, что соответст 3,2 и 3,8%, максимальные значения характеризуют хь что составляет 16,6—18,3%. Зольность полярной ивы р; 4,4—5,4%, зеленых мхов 8,5%, злаков — 4,4—9,1%, т] челистника — 7,9—9,6%.

Концентрация тяжелых металлов отличаются значитель дифференциацией. Максимальные значения отмечены для же. .— тысячи, и десятки тысяч мг/кг золы, для марганца и тю характерны сотни и тысячи мг/кг, для цинка, бария, стронци: преимущественно сотни мг/кг, для меди — десятки и первые сс мг/кг, для свинца и никеля — десятки мг/кг, содержание кобал хрома, ванадия в редких случаях превышает 30 мг/кг золы.

Геохимическая специализация для различных групп расте проявляется в повышенной концентрации отдельных элемен для лишайников — стронция, свинца; для злаков — титана, ба] ванадия; для тысячелистника — титана; для пушицы — м марганца; для ивы — цинка, кобальта.

Влияние почвообразующих пород на химический состав ра ний. Абсолютные концентрации для большинства химических ментов в растениях о. Колгуев в 2—4 раза ниже, чем в растен произрастающих на моренных и элювиально-делювиальных ложениях о. Новая Земля. Наиболее контрастно эти значе выглядят для меди (лишайники, ива), свинца, никеля, хрома, т] на (лишайники), при этом превышение в отдельных случаях мо достигать 10 и более раз. Достаточно близкие значения для N ганца и бария обнаружены в иве и лишайниках на различ почвообразующих породах.

Туядрогы9 бург» потен, о.Колгуев

СЭ-НгО

| | - ацетат.-аымон.буфер 0"К4Р2°7

ПП " «а4Р2°7

- Мера-Джексона Щ - в составе минералов

/Арктотундрваи почт, I о,Новая'Земля

Си,Со ^ РЬ Н1 2п

Ре Ре Ма гп РЬ- Со Си

Рис. 2 Соотношение форм аккумуляции тяжелых металлов, %

Наиболее интенсивно изученными растениями поглощается марганец = п — 10п), медь, цинк, свинец (Кя =0,п — 10п), наименее шг сивно — хром, ванадий (К„ =0,0п — 0,п).

Для большинства элементов К выше в растениях о. Колгу( среднем в 3—5 раз по сравнению с растительными образцам] Новая Земля, что свидетельствует о большей интенсивности г цессов перераспределения в системе биологического круговоро: обусловлено более высокими концентрациями форм соедине тяжелых металлов, доступных для растений в почвах о. Колгу

Тяжелые металлы в растениях различных ландшафтно-: химических обстановок. Растения подчиненных ландшафтов деляются повышенной зольностью: для злаков, растущих на дораздельном склоне зольность составляет 3,6—4,4%, для ] тений, собранных в долине — 9,1%, для тысячелистника с дораздельного склона зольность равна 7,9%, для растущег долине -— 9,6%.

Для растений подчиненных ландшафтов отмечены повышен концентрации для большинства элементов. Тысячелистник, пр растающий в ледниковой долине выделяется высоким содерж; ем железа, меди, марганца, титана, бария, стронция в средне 1,2—2 раза. Злаки подчиненных ландшафтов аккумулируют ж зо, медь, цинк, свинец, кобальт, хром, ваннадий, титан, в мень степени — марганец, барий, стронций. Для ивы, растущей в никовой долине, повышенные концентрации отмечены для м никеля, кобальта, хрома, стронция, марганец, титан, барий а мулируются в растениях автономных ландшафтов.

Максимальные величины коэффициентов биологического глощения отмечены для ивы, произрастающей в ледниковой лине. Растения подчиненных ландшафтов в среднем в 1,7—2,1 интенсивнее поглощают марганец, медь, свинец, никель, коба хром. Злаки и тысячелистник характеризуются близкими пои телями К для большинства элементов, при этом для злаков мечена более высокая интенсивность биологического поглощ цинка, свинца, кобальта, титана в условиях автономных ландг тов по сравнению с тысячелистником. Для тысячелистника и

5 различия в величинах коэффициентов биологического погло-ния для автономных и подчиненных ландшафтов являются ннмальными.

ВЫВОДЫ

1. Предложенная методика позволила количественно оценить «кумуляцию форм соединений тяжелых металлов в различных андшафтно-геохимических обстановках.

2. Установлено, что в процессе аккумуляции микроэлементов тчительное участие принимают металлоорганические комплексы соединения оксидов железа, составляющие соответственно 10— ТА и 30—50% от валового содержания. Концентрации водораст-зримых и катионообменных форм незначительны и не превыша-т 5—10% от валового содержания. Значительная часть (25—45%) пкелых металлов находится в составе первичных и вторичных инералов.

3. В органическом веществе почвы фульвокислоты преоблада-т над гуминовымн (Сг к :Сф ,. = 0,4 — 0,7). Для основной массы еталлов преобладают формы, связанные с фульвокислотами, что »ставляет до 90%. Гуминовые кислоты удерживают до 30% меди, шка и железа, находящихся в составе органического вещества.

Значительная часть железа находится в структуре силикатов сорбируется поверхностью глинистых частиц, при этом обдуются гетитовые структуры, способные впоследствии стать [рами кристаллизации.

4. Соотношение форм аккумуляции металлов изменяется в □личных ландшафтно-геохимических обстановках. Установлено, о в почвах о. Колгуев содержание водорастворимых, катнонооб-мшых и металлоорганических соединений тяжелых металлов в 5—3 раза выше, чем в почвах о. Новая Земля; концентрации желых металлов, удерживаемых соединениями железа и находя-яхся в составе первичных и вторичных минералов в 1,3—4,6 раза 1ше в почвах о. Новая Земля.

5. Почвообразующие породы исследуемой территории обоп щены цинком, свинцом, кобальтом, хромом, ванадием, никеле,\ титаном (Кк больше 1). Выявлено, что абсолютные концентраци тяжелых металлов в почвообразующих породах о. Новая Земл выше в 1,5—2,5 раза, чем в отложениях о. Колгуев.

6. Растения изученных ландшафтов наиболее интенсивно аккч мулируют марганец 10), железо, медь, цинк, свинец (К<Г=( -а), менее интенсивно — хром, ванадий (К/"= 0,0,с- 0,/).

Отмечено, что для большинства элементов К в растениях < Колгуев выше в среднем в 3—5 раз, чем в растениях о. Нова Земля.

7. Перераспределение тяжелых металлов в ландшафтцо-геох! мических обстановках о. Колгуев происходит интенсивнее, чем условиях о. Новая Земля, о чем свидетельствуют более высок» значения коэффициентов почвенной дифференциации и биолоп ческого поглощения тяжелых металлов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих р< ботах:

1. Особенности вещественного состава верхнеплейстоценовы отложений Северо-Востока Русской равнины//Материалы Сум! кой научно-практической конференции. — Сумы, 1990. — ч. 1. — < 126—133.

2. Тяжелые металлы в арктотундровых почвах о. Новая 3< мля//Тез. докл. по итогам науч.-исслед. работы. — М.: МПГ5 1991, —ч.2.—с. 97.

* " дровых почв о. Нова

3 с/} шгх V ¿Суий ¿.1и

Подписано в печать 23.03.92 г. Формат 60 x 84/16. Объем 1,0 и. Тираж 100 экз. Заказ № 171.

3 тип. УВИ