Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимическая трансформация дерново-подзолистых почв Калининградской области при разливах минерализованных вод

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геохимическая трансформация дерново-подзолистых почв Калининградской области при разливах минерализованных вод"

На правах рукописи

Ронжина Татьяна Владимировна

4846870

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИ РАЗЛИВАХ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД

специальность 25,00.36 - геоэкология (науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва - 2011

4846870

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

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Кречетов Павел Петрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Евсеев Александр Васильевич географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

доктор биологических наук, доцент Умарова Аминат Батальбневиа факультет почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова

Ведущая организация: Институт физико-химических и

биологических проблем почвоведения РАН

Защита состоится « » мая 2011 года в часов на заседании диссертационного совета Д 501,001.13 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет, 18 этаж, аудитория 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на 21 этаже.

Автореферат разослан «£]» апреля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета / / ¡^ Горбунова И.А.

Актуальность. В структуре экономики Калининградской области нефтедобывающий комплекс занимает одно из ведущих мест. Рост уровня добычи углеводородного сырья и увеличение площадей, затронутых хозяйственной деятельностью в регионе, приводит к сокращению ненарушенных природных экосистем.

В литературе имеются многочисленные данные, описывающие трансформацию экосистем и их компонентов под воздействием добычи углеводородного сырья. Как правило, это воздействие носит комплексный характер. Основными составляющими техногенных потоков на промыслах являются углеводороды и высокоминерализованные пластовые воды. Анализ литературных данных показывает, что основное внимание при изучении техногенной трансформации экосистем в районах нефтедобычи уделяется воздействию, оказываемому загрязнением углеводородами. Наличие высокоминерализованных вод в составе сырой нефти усложняет характер воздействия на природные ландшафты. Поступление высокоминерализованных вод приводит к формированию засоленных почв, изменению состава поверхностных и почвенно-грунтовых вод. Отмечается угнетение растительности. Происходит снижение доли древесного яруса и увеличение разнотравно-злаковых ассоциаций. Однако информации, об изменении почв гумидной зоны под влиянием непосредственно минерализованных вод недостаточно. Работами Н.П.Солнцевой и А.П.Садова (2000) показана высокая скорость рассоления дерново-подзолистых почв, однако эти исследования были проведены для дерново-подзолистых почв не прошедших техническую стадию ликвидации последствий разливов. Информация о характере изменения компонентов ландшафта в результате комплексного геохимического и механического техногенного воздействия, оказываемого на экосистемы при аварийных разливах минерализованных вод практически отсутствует.

Цель работы определить особенности формирования техногенно трансформированных дерново-подзолистых почв под воздействием высокоминерализованных пластовых вод с использованием методов физического и математического моделирования.

Задачи исследования

1. Выявить особенности радиальной и латеральной миграции легкорастворимых солей в дерново-подзолистых почвах в пределах разливов высокоминерализованных пластовых вод.

2. Оценить степень техногенной трансформации дерново-подзолистых почв на аварийных участках;

3. Провести сравнительный анализ физико-географических условий и характера техногенного воздействия в пределах техногенно нарушенных участков Калининградской области и определить основные факторы, влияющие на формирование почв галогенного ряда в гумидной зоне;

4. Выявить закономерности пространственного распространения новообразованных элементарных ландшафтов;

Научная новизна. В работе решена задача — определение закономерностей формирования засоленных почв при разливах минерализованных вод в районах добычи углеводородного сырья, имеющая важное значение для гео-

экологии. На основе данных полевых наблюдений и результатов экспериментального моделирования впервые доказана возможность длительного существования техногенных солончаков на дерново-подзолистых суглинистых почвах Калининградской области. Выявлены особенности латеральной и радиальной трансформации свойств дерново-подзолистых почв при разливах высокоминерализованных пластовых вод. Доказана возможность перераспределения карбонатных солей в пределах почвенного профиля при техногенном засолении дерново-подзолистых почв на карбонатной морене.

По результатам полевого, лабораторного и численного моделирования проведена оценка скорости их рассоления. Показано, что засоление почв вызывает комплексную трансформацию элементарных ландшафтов с появлением устойчивых галогенных элементарных ландшафтов хлоридно-магниево-кальциево-натриевого класса. Проведена типизация новообразованных элементарных ландшафтов.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проведении производственно-экологических, а также научных изысканий в зонах разливов пластовых вод. Отмеченные особенности формирования техногенных солончаков и их основные диагностические признаки будут полезны при проведении работ по экологическому мониторингу на объектах нефтедобывающего производства. Полученные данные могут быть использованы для корректировки технологии рекультивации засоленных почв в районах нефтедобычи с целью повышения эффективности их самоочищения.

Защищаемые положения

1. На участках аварийных разливов минерализованных пластовых вод происходит формирование комплекса техногенных засоленных почв.

2. Геохимическая трансформация, вызванная разливами пластовых вод и механические воздействия на стадии ликвидации аварийных последствий, приводят к нарушению естественной организации порового пространства почв и как следствие их гидрологического режима, определяя длительное существование засоленных почв в гумидной зоне.

3. Техногенное засоление дерново-подзолистых почв на карбонатной морене приводит к изменению карбонатного профиля новообразованных почв, окарбоначиванию почвенного профиля с появлением новых максимумов карбонатов в гумусово-аккумулятивных горизонтах.

4. Техногенный галогенез приводит к гибели древесных пород, и изменению структуры растительного покрова. Появляется комплекс травянистых сообществ, где степень засоления почв является ведущим фактором дифференциации их видового состава.

5. Поступление легкорастворимых солей в дерново-подзолистые суглинистые почвы Калининградской области приводит к смене геохимического класса элементарных ландшафтов с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: Всероссийской научной конференции, XIII Докучаевских мо-

лодежных чтениях «Органо-минеральная матрица почв» (Санкт-Петербург, 2010), IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-гео-антроиосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010), Международной конференции «Антропогенная трансформация природной среды» (Пермь, 2010), Всероссийской научной конференции, XIV Докучаевских молодежных чтениях «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург 2011), Научной конференции «Биосфера и почвы: устойчивость и развитие» (Москва, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ из них 1 статья в журнале из списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 52 отечественных и 48 зарубежных работ. Содержательная часть диссертации изложена на lSö страницах, иллюстрирована 89 рисунками, 18 таблицами.

Благодарности. Выражаю огромную благодарность и признательность научному руководителю Кречетову П.П., а также Королевой Т.В., Черницовой О.В., Диановой Т.М., Шараповой A.B., Филаретовой А.Н., Ронжину C.B.

Глава 1. Техногенный галогенез в районах добычи углеводородного сырья. Литературный обзор.

Воздействие токсичных пластовых вод приводит к морфологическим изменениям и трансформации структуры фитоценозов (Auchmoody, Walters, 1988; Otton, Zielinski, 2002). Происходит обеднение видового разнообразия (Bright, Harris, Meier, 2009), снижение количества поглощенных элементов растениями (Keeland, McCoy, Otton, 2004).

Поступление пластовых вод в грунтовые воды приводит к росту минерализации, увеличению доли хлоридов в их составе, а также расширяет зону воздействия пластовых вод за пределы видимых нарушений (Powers, 1935; Jones, 1938; Jones, 1942; Taylor et al, 1940; Grandone, Schmidt, 1943; Jones, 1945, 1950; Hewatt, 1950; Clemens, Finnell, 1955; Krieger, Hendrickson, 1960; Полинская, 1969). Так рост минерализации грунтовых вод, изменение состава питьевых вод наблюдались в десятках километрах от источника воздействия (Pettyjohn, 1971).

Было установлено что поступление пластовых вод приводит к формированию засоленных почв, с различным типом распределения легкорастворимых солей в профиле почв (Ral, Wright, 1974; Templeton and associates, 1980; Baker, Brendecke, 1983; Jones, 1986; Raab, Frischknecht, 1985; Гайнутдинов, Гайсин и др., 1979; Саттаров, Даутов и др, 1980; Солнцева, 1981 и др.).

Как правило, зона аккумуляции легкорастворимых солей приурочена к ядру ореола загрязнения, а по мере продвижения к краевым частям разлива концентрации снижаются. В радиальном распределении максимальные значения характерны для верхней части профиля почв (Солнцева, 1981; Садов, 1998).

На нефтепромыслах Калининградской области даже в пределах ореолов загрязнения отмечается интенсивная миграция поллютантов в почвах, несмотря

на первичное формирование сложных геохимических полей (Нефть и окружающая..., 2008).

По данным Н.П. Солнцевой, А.П. Садова (2004) дерново-подзолистые почвы в условиях промывного режима обладают высокой скоростью самоочищения. Снижение содержания солей до уровня незаселенных почв происходит в среднем за год и 2 месяца, а при достаточном увлажнении даже в течение летнего сезона.

Таким образом, основываясь на проанализированных литературных источниках, можно отметить, что дерново-подзолистые почвы характеризуются высокой скоростью выноса легкорастворимых солей.

Глава 2. Физико-географическая характеристика территории исследования

Район исследования располагается в центральной части Калининградской области, в пределах умеренной морской климатической зоны. Лето теплое с максимальными температурами в июле (до +30°С). Средние температуры января составляют-4,2°С (Баринова, 2002).

Среднегодовое количество осадков - 760 - 830 мм. Большая часть осадков выпадает в летний период (около 65% от годовой нормы), 71% осадков уходит на испарение. Коэффициент увлажнения колеблется от 0,6 до 1,7 в зависимости от сезона. На поверхностный сток рек, который выносится в Курш-ский и Калининградские заливы и непосредственно в Балтийское море, приходится 23% от годовой величины выпадающих осадков. На формирование грунтовой составляющей речного стока затрачивается 6% от годовой суммы осадков, что составляет 43,2 - 47 мм (Нефть и окружающая..., 2008).

Территория района исследования относится к Прибалтийско-Белорусской подпровинции широколиственно-еловых (подтаежных), относящуюся к Североевропейской таежной (хвойнолесной) провинции (Нефть и окружающая...,2008). Основные доминанты древостоя - ель (Picea abies), дуб (Quercus robur), липа (Tilia cordata), ясень (Fraxinus excelsior) и др. В подросте встречаются дуб, липа, граб и ель. В состав подлеска входят крушина (Rhamus frangula), рябина (Sorbus aucuparia).

Территория относится к слабовсхолмленным равнинам. Средние уклоны поверхности - около 3-6°.

Почвообразующими породами являются покровные делювиальные суглинки, подстилаемые валунными мореными суглинками и глинами, также распространена и глинистая карбонатная морена с обильным включением обломков карбонатных пород.

Фоновые почвы территории - дерново-подзолистые среднесуглинистые остаточно карбонатные иногда разной степени оглеенности. Они образуют комбинации с болотными низинными иловато-перегнойно-глеевыми и дерново-глеевыми почвами в пределах подчиненных позиций (Нефть и окружающая..., 2008).

Дерново-подзолистые почвы характеризуются содержанием гумуса в 3,5 - 4,2%. Реакция среды в верхней части профиля слабокислая/нейтральная и

слабощелочная в нижней. Емкость поглощения не высокая (около 10 ммоль (+)/100 г.).

Глава 3. Объекты и методы исследования

Объекты исследования. Объектами исследования являются фоновые и техногенно трансформированные почвы 2 участков, разливов высокоминерализованных вод (табл. 1) на территории Красноборского месторождения Калининградской области.

Таблица 1.

Состав минерализованных (пластовых) вод (Нефть и окружающая...,2008)

Название рн К+ Са2+ м8+ НС03" СГ Сухой остаток

мг/дм

Красноборское месторождение 4.3 41400 680 21 563 3 794 - 113 117 193 000

Исследуемые участки располагаются в пределах северной части месторождения, в 100 - 150 м от кустовых площадок и в 500 м от дороги (рис 1). В ходе работ по ликвидации последствий разливов пластовых вод центральная часть исследуемых участков была засыпана не засоленным грунтом.

дорога Ю1 смешанный лес

|--[ граница леса до 2001 г.

|;—М участки исследования | | фоновые участки

|сэ| обваловка

| © | скважины

ГП просека Рис. 1. Схема расположения исследуемых участков.

Участок №/ характеризует разлив пластовых вод 2001 г и приурочен к верхней части водораздельного склона. Площадь исследуемого участка 900 м2. Растительный покров в пределах центра разлива представлен разреженной га-лофитной растительностью. Около 25% территории задерновано. Для средней части характерна разнотравно-злаковая растительность. Окраинная часть участка представлена хвойно-широколиственным лесом с преобладанием липы в древесном ярусе.

Почвы на месте разлива представлены техногенно трансформированными дерново-подзолистыми почвами. В пределах ядра разлива мощность техногенно насыпного грунта составляет 30 - 50 см. По мере продвижения к краевой

части количество техногенно привнесенного материала снижается. И в пределах участков с разнотравно-злаковой растительностью он отсутствует.

Участок №2 Площадью 300 м расположен в пределах ложбины стока подпруженной техногенными сооружениями. Структура растительного покрова в целом аналогична участку №1. Однако в подчиненной позиции при близком залегании грунтовых вод характерно появление осоково-тростниковой растительности.

Для почв разлива 2003 г характерна сильная турбированность верхней толщи и мощность насыпного слоя составляет в среднем 50 - 60 см.

Методы исследования. Полевые и лабораторные работы проводились в период 2008-2010 гг.

В ходе полевых работ проводилось площадное опробование территории в пределах исследуемых участков. Опробование проводилось по сетке 6x6 м. Было заложено 25 буровых точек на разливе 2001 г, 11 в пределах разлива 2003 г и 3 дополнительные точки между исследуемыми разливами для выявления латеральной миграции между участками. Бурение проводилось до глубины 110 см. Всего было отобрано 450 проб. В ходе полевых работ выполнялось морфологическое описание свойств почв, определение плотности почв. В образцах естественной влажности были измерены рН водный, содержание легкорастворимых солей, общая кислотность почв.

Лабораторные исследования. Для оценки степени трансформации почв при контролируемых нагрузках минерализованных вод был проведен полевой модельный эксперимент. На 4 площадки размером 25x20 см подавался раствор NaCl с минерализацией 100 г/дм3 в нагрузке 100 мм. Пробы отбирались через неделю, три месяца и год после внесения загрязнителя. Всего было отобрано 253 пробы.

Для оценки изменения состава порового раствора при засолении и рассолении почв проводился лабораторный эксперимент. В колонки из инертного материала набивался образец почвы мощностью 10 см до плотности 1,0 г/см3. В колонки подавался раствор солей в объеме 100 мм с общей минерализацией 100 г/дм3. Эксперимент по воздействию атмосферных осадков на засоленных почвах выполнялся из расчета 720 мм годовой нормы. Промывки проводились дозами 15 мм, 60 Мм, 180 мм, 720 мм и 7200 мм. Всего было проанализировано 210 проб фильтрационных вод и 26 почвенных проб. Также для определения скорости фильтрации проводился лабораторный эксперимент с почвами разной плотности 0,8, 1,2 и 1,6 г/см3.

В образцах почв и фильтрационных водах определялись концентрации водорастворимых ионов, СГ, НСО3", Са2+, Mg2+ и Na+. Определение обменной кислотности почв проводилось по методу Соколова. Содержание органического углерода определялось методом бихроматного окисления по Тюрину (Воробьева, 1998). Также контролировалось содержание карбонатов методом объемного измерения на кальциметре (Pansu, Gautheyrou, 2006).

Для оценки процессов влагопереноса в исследуемых почвах проводилось математическое моделирование с помощью программы HYDRUS 1D.

Глава 4. Закономерности пространственного распределения загрязняющих веществ в дерново-подзолнстых почвах при разливах пластовых вод.

Поступление высокоминерализованных вод хлоридно-кальциево-натриевого состава приводит к формированию сложных ореолов загрязнения. Наибольшая зона техногенной трансформации характерна для ядра разлива. Участок №1. Для почв ядра ореола загрязнения характерно наличие двух максимумов содержаний легкорастворимых солей на глубине 10 - 20 и 30 - 50 см (рис. 2). Внутрипрофильный максимум приурочен к погребенному гумусовому горизонту, засоление которого произошло в момент разлива высокоминерализованных пластовых вод. Формирование поверхностного максимума, по-видимому, связано с капиллярным подтягиванием легкорастворимых солей в засушливые сезоны года.

По мере продвижения к краевой части разлива происходит снижение содержания легкорастворимых солей (до 0,3-0,8% в зоне произрастания злаково-разнотравной растительности). В пределах краевой части разливов содержание легкорастворимых солей достигает фоновых значений (0,015 %).

Содержание СГ иона в почвах ядра разлива высоко по всему профилю и достигает 30 ммоль (-)/100 г, что превышает фоновые значения более чем в 200 раз. Распределение Ыа+ аналогичны СГ и составляют 22 - 26 ммоль (+)/100 г. В почвах центра разлива выделяется единственный пик накопления Са2+ на глубине 40 - 50 см, где его содержание составляет 8-10 ммоль (+)/100г. В среднем содержание магния по профилю - 2 - 4 ммоль (+)/100 г. Аккумуляция приурочена к наибольшим концентрациям легкорастворимых солей. Максимальные значения составляют 7,5 - 8,5 ммоль (+)/100 г. Рост минерализации порового раствора нарушает процессы ионного обмена. Отмечается рост содержания обменного натрия. В техногенно трансформированных почвах данный показатель достигает 50-75% от ЕКО в пределах всего почвенного профиля.

Увеличение доли натрия в ППК приводит к снижению величины обменной кислотности. Почвы ядра разлива характеризуются практически полным отсутствием обменного алюминия. Его распределение по всему профилю равномерно, концентрации не превышают 0,1 ммоль(+)/100 г.

В радиальном распределении обменного водорода можно выделить несколько пиков накопления на глубинах 40 - 50 и 70 - 90 см. Где его содержание колеблется в пределах 0,18 - 0,23 ммоль (+)/100 г.

Насыщение обменного комплекса приводит к росту рН в техногенно трансформированных почвах. Однако, высокая активность иона кальция, в почвенном растворе, обусловленная его высоким содержанием в пластовой воде (табл. 1), а также увеличение его доли в составе легкорастворимых солей за счет вытеснения из ППК обеспечивает отсутствие резкого подщелачивания под воздействием минерализованных хлоридно-натриевых вод (рис. 3)

Для засоленных почв характерны низкие значения общей щелочности. Так для сильнозасоленных почв максимальные концентрации иона НСОз' характерны для верхних горизонтов. Содержание не велико и в среднем составля-

ет О, 16- 0,24 ммоль (-)/100г, достигая 0,4 - 0,48 ммоль (-)/100 г на глубине 40 -50 см и ниже в карбонатных горизонтах.

Рис. 2 Распределение легкорастворимых солей в пределах разлива пластовых

вод 2001 г.

Рис. 3 Распределение показателя актуальной кислотности в пределах разлива пластовых вод 2001 г.

Для фоновых почв характерен элювиальный тип распределения карбонатов по профилю. Так в гумусово-аккумулятивном горизонте карбонаты отсутствуют. Тогда как их содержания в горизонте В достигают 12 - 16%.

Для почв ядра ореола воздействия характерно наличие зоны аккумуляции карбонатов в пределах погребенного органогенного горизонта. Содержания карбонатов достигают 2%. Однако, в целом по профилю концентрации не велики и не превышают 0,5%.

Для средних и краевых частей разлива тип радиального распределения карбонатов соответствует фоновым почвам. С глубиной происходит постепенное увеличение их содержания до 10 - 12%.

Взаимодействие минерализованных вод с почвой приводит к вытеснению обменного Н+ и А1+ и подкислению почвенных растворов. Достижения ими

карбонатных горизонтов приводит к растворению карбонатов и уменьшению уровня их залегания.

Так, в дерновых слабоподзолистых почвах средней части разлива концентрации карбонатов достигают всего лишь 4% на глубине 70 - 80 см. Тогда как в фоновых почвах на данной глубине содержание карбонатов достигает 12 - 16%.

Участок №2. Характер распределение показателей ионно-солевого состава почв в пределах участка №2 в целом аналогично участку №1. Однако, в отличие от почв аварии 2001 г, для почв подчиненных позиций наблюдается максимум легкорастворимых солей в нижней части профиля, на глубине 70 - 110 см. Содержания СГ составляют 7 - 10 ммоль(-)/100 г, а Ыа+ - 8 -11 ммоль(+)/100 г.

Также возрастают концентрации магния и кальция с 0,08 до 0,8 ммоль (+)/100 г и с 0,4 до 1,5 ммоль (+)/100 г. соответственно, что ниже по сравнению с почвами участка №1.

Для почв характерны высокие содержания карбонатов по всему профилю с максимами, приуроченными к гумусово-аккумулятивным и иллювиальным горизонтам. Так в пределах органогенных горизонтов концентрации карбонатов достигают 4 - 6%, а граница содержания карбонатов более 10% смещается ниже на 15-25 см.

Глава 5. Экспериментальное моделирование процессов техногенного засоления почв

Для выявления причин длительного существования сильнозасоленных почв в гумидной зоне был поставлен ряд экспериментов.

Полевое моделирование. Анализ содержания легкорастворимых солей через неделю после внесения минерализованного раствора показал максимум солей 0,5 - 0,7% в верхних 10 - 20 см профиля. Через 3 месяца их концентрации снизились до 0,05%. По прошествии года - достигли фоновых значений в 0,01% (рис. 4).

Происходят изменения и в составе легкорастворимых солей. Через неделю содержание хлоридов в гумусово-аккумулятивном горизонте составляет 18 - 20 ммоль(-)/100 г, а натрия 20 ммоль (+)/100 г, превышая фоновые показатели в 150 - 200 раз. Для верхней части профиля почв характерны повышенные концентрации ионов кальция и магния - 0,2 - 0,3 ммоль (+)/100 г и 0,7 - 1,5 ммоль (+)/100 г соответственно. Через три месяца содержание катионов легкорастворимых солей выравнивается, а через год концентрации достигают фоновых показателей.

Резкого увеличения актуальной кислотности не отмечается. В первые недели после эксперимента происходит рост рН. Значения рН верхних 20 см почвы составляют 5,0 - 5,3, что превышает данные для фоновых почв на 1 единицу (рис. 5). Через 3 месяца в верхних 20 см рН несколько снизился и через год в верхней части профиля превышает фоновые уровни на пол единицы.

А)

О,СИ 0,18 0,32 0,46 0,60

| фоновая почва

j 1 неделя после J внесения солей

3,50 4,75 6,00 7,25 8,50

см

3 месяца после внесения солей

1 год после внесения солей

Рис. 4 Распределение легкорастворимых солей (А) и рН (Б) в профиле почв, засоленных при полевом моделировании.

Лабораторное экспериментальное изучение процессов массопереноса в почвах. Непосредственно после внесения минерализованного раствора -содержание солей в почве достигало 1,5 - 1,7%, а в фильтрационных водах -70 г/дм3. По мере промывки атмосферными осадками количество солей постепенно снижалось (рис. 5). После добавления 180 мм осадков (эквивалент 3 месячной нормы) концентрации солей достигли фоновых значений.

В гравитационных водах фоновых почв концентрации хлорида и натрия не превышают 0,5 - 1 мг/дм3. Непосредственно после внесения раствора солей отмечает рост содержания данных элементов в поровом растворе до 1200 -1350 мг/дм3. Также происходит увеличение концентраций кальция и магния до 1,5 - 6,0 мг/дм3, что примерно в 10 раз выше фоновых показателей. В результате моделирования воздействия 720 мм осадков содержания натрия, хлорида достигают фоновых показателей в 0,5 - 0,8 мг/дм3,а кальция и магния до 0,6 мг/дм3.

При модельном засолении почв отмечается некоторое подкисление почвенных растворов и почв. Так, непосредственно после внесения солей рН фильтрационных вод и засоленной почвы снизился на 0,5 - 1 единицу. Низкое значение рН фильтрационных вод сохранялось даже после внесения месячной нормы осадков. Аналогичный эффект подкисления при воздействии минерализованных вод был отмечен Н.П. Солнцевой (1998).

Рис. 5. Изменение содержания легкорастворимых солей (А) и рН (Б) в ходе лабораторного эксперимента.

Добавление 3 месячной нормы вызвало рост рН как в почве, так и в поро-вом растворе до 5,6 - 6,0 единиц, что выше фона на 1-1,5 единицы. Как и в полевом эксперименте спустя год снижения показателя актуальной кислотности до фонового уровня не отмечается. Величина рН превышает значения для не засоленных дерново-подзолистых почв на 1 - 1,5 единицы. Результаты лабораторного моделирования показали резкое снижение скорости фильтрации в результате промывки засоленных почв атмосферными осадками (рис. 6).

см/день

н м м г г е е е о о Д с с д д

к а

Рис. 6 Изменение скорости фильтрации в ходе эксперимента.

Уже после внесения 3 месячной нормы осадков скорость фильтрации снизилась до 48 см в день, а после года снизилась до 15 см в день.

Ухудшение фильтрации может быть связано с разрушением почвенной структуры в результате насыщения почвы Иа+ и ее последующим уплотнением. Полевое определение плотности почвы на месте аварии показало ее рост в верхних горизонтах техногенно трансформированных почв относительно фоновых в 1,5-2 раза (рис. 7).

0,5 1,0 1,5 2,0 -1_I_I

10

30

50

70

90

110

г/см

а ! Фоновая почва

Техногенно

трансформированная

почва

см

Рис. 7. Плотность исследуемых почв

Дополнительно был поставлен модельный эксперимент для определения влияния уплотнения и засоления почв на скорость фильтрации.

Так в почвах с разной плотностью скорость фильтрации различается на порядки. В не засоленных почвах при плотности 0,8 и 1,0 г/см3 скорость фильтрации составляла 350 см/день. Тогда как в почвах с высокой плотностью (1,2 и 1,6 г/см3) данный показатель составлял 43 и 0,36 см/день соответственно (рис. 8).

незасоленная почва 1 -1 засоленная почва

0.36 см/день

0,8 г/см3 1,0 г/см3 1,2 г/см3 1,6 г/см3

плотность почвы в колонках

Рис. 8 Скорость фильтрации при разной плотности почв.

В засоленных почвах скорость фильтрации при низкой и средней плотности в 2 раза ниже, чем в незаселенных образцах. Для засоленных и «чистых»

почв с плотностью 1,6 г/см3 различия в скорости фильтрации незначительны и данный показатель составляет 0,36 см/день. Таким образом, увеличение плотности почв в 2 раза может приводить к снижению скорости фильтрации до 1000 раз.

Математическое моделирование. Математическое моделирование в программе ШЛЖШ Ш позволило выявить закономерности влагопереноса в исследуемых техногенно трансформированных и фоновых почвах с учетом сезонных климатических данных для исследуемой территории.

Результаты численных экспериментов показали высокую скорость фильтрации (50 - 60 см/день) в верхнем органогенном горизонте фоновых почв. В пределах техногенно насыпной толщи (0 - 48 см) этот показатель не превышает 2,0 см/день.

Моделирование показало, что после поступления высокоминерализованных вод общее содержание влаги в верхних 20 см возросло с 28 % до 54 объемных %. Примерно через 1,5 месяца отмечается резкое снижение общего содержания влаги в верхних 15 - 20 см почвах. В осенне-зимний период возрастает объемное содержание воды в почве и в верхних 15 см составляет 45 - 60 объемных %. Тогда как для нижних горизонтов данный показатель не превышает 28 - 30 объемных %. Стоит отметить, что в летние сезоны так же отмечается снижение влагосодержания в верхних 15 - 20 см почвы.

Расчеты, выполненные для техногенно трансформированных почв в целом подтверждают результаты моделирования сделанного для фоновых почв. В первую неделю после разлива отмечается незначительный рост влажности в верхних 5 см почв с 18 % до 25 - 30 объемных %. Но для горизонтов сформированных на техногенных наносах, особенно для верхних 5 см почвы, характерно более резкое снижение данного показателя в летний сезон года, что приводит к интенсивному подтягиванию легкорастворимых солей в верхнюю часть профиля и формированию зоны их аккумуляции.

Таким образом, математическое моделирование показало, что верхние горизонты ТГ трансформированных почв характеризуются пониженной водопроницаемостью и вертикальным подтягиванием влаги. Расчеты показали возможность формирования зеркала воды и увеличение расхода выпадающих осадков на испарение.

Глава 6. Изменение элементарных ландшафтов в пределах разливов высокоминерализованных вод.

6.1 Изменение растительности в зоне влияния пластовых вод

Изменение литогенной основы, в результате поступления ТГ наносов и засоления, трансформация химических свойств почв привели к изменению растительности в пределах разливов пластовых вод.

Участок №1. Растительность ядра ореола загрязнения представлена га-лофитной ассоциацией, с преобладанием таких видов как марь цельнолистная, торичник солончаковый (рис. 9). Проективное покрытие не более 15 - 20%, при высоте видов до 10 см.

К зоне сильнозасоленных почв (средняя часть разлива) приурочены поле-вицо-бескильницево-торичниковая и сорнотравно-бескильницево-полевицевая ассоциации с проективным покрытием до 50 - 75%. Высота растений увеличивается до 30 - 35см.

На расстоянии 10-15 метров от ядра загрязнения (зона средне и слабоза-соленных почв) в травянистых ассоциациях преобладают ромашка, вейник, овсяница, кипрей. Редко встречаются тысячелистник, ежа сборная, конский щавель и бодяк полевой. Проективное покрытие увеличивается до 75 - 100%. Высота отдельных видов, таких как кипрей, ромашка и полевица побегообразую-щая достигает 100 - 150 см.

Разлив 2001 г. Разлив 2003 г

30-1

20-

10-

0-1

-гр-10

Т" 20

-г-|

30

ШБерезово-кленово-вязово-липово-осиновый лес с звездчаткои в травянистом ярусе

г~г"| Овсяницево-вейниково-полевицево-1-2-1 ромашково-кипрейная

|-у-| Полевицево-бескильницево-

торичниковая

ШПолевицево-ромашково-вейниковая

ШПолевицево-марьево-бескильницево-вейниковая

[^1] Осоково-тростниково-рогозная По] Осоково-тростниковая

I , Галофитная I—(марьево-торичниковая)

Рис. 9 Растительные ассоциации на ключевых участках.

[ д 1 Овсяницево-вейниково-ромашково-кипрейная

I—е—| Вейниково-полевицево-ромашково-=—I1 кипрейная

| 6 | Вейниково-полевицево-кипрейная

Зоны же минимальных техногенных трансформаций представлены фоновой бсрсзово-осиново-липовой ассоциацией со звездчаткой в травянистом яру-

Участок №2. Структура растительного покрова аналогична структуре участка №1. Однако в пределах переувлажненных участков отмечается преобладание осоково-тростниково-рогозной ассоциации. Высота видов 70 - 90 см. Проективное покрытие высокое - 80 - 100%.

Таким образом, в результате аварийного выброса высокоминерализованных вод происходит полная или частичная гибель фитоценозов, изменяется видовое

разнообразие, снижается скорость восстановления растительности. Происходит усложнение существующей структуры растительных ассоциаций. Аналогичные изменения наблюдались исследователями для других природных условий (Auchmoody, Walters, 1988; Козловская, 2001; Otton, Zielinski, 2002; Colgan, Vavrek, Bolton, 2002; Нефть и окружающая..., 2008; Bright, Harris, Meier, 2009; Гатина, 2010).

6.2. Трансформация почвенного покрова

В центре разлива формируются солончаки на наносах по погребенной дерново-подзолистой остаточно карбонатной почве.

Исследования морфологических свойств позволяют выделить в почвах центральной части разлива 30 - 50 см техногенно насыпной толщи, на которой сформировался гумусово-аккумулятивный горизонт. Погребенный горизонт А1 темно-серого цвета, довольно однородный залегает на глубине 48-53 см, а с глубины 53 см вскрывается погребенный оглееный горизонт A2g. Ниже залегает погребенный оглееный горизонт Bg.

Фон

Краевая часть

Середина

Ядро ореола

0 20 40 60 80 100 120 140 160

дерново-подзолистая среднемощная остаточно карбонатная на карбонатной морене

дерновая сильнозасоленная на наносах по погребенной карбонатная на дерново-подзолистой карбонатной сильнозасоленной морене глеевой остаточно карбонатной на карбонатной морене

солончак на наносах по погребенной дерново-подзолистой солончаковой глееватой остаточно карбонатной на карбонатной морене

40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

I/ У7! Техногенно насыпной грунт II II Содержания карбонатов >10%

II || Содержания карбонатов0,5 -10%

Рис. 10. Трансформация почв при разливах пластовых вод

По мере продвижения к краевой части разлива мощность техногенно насыпного материала снижается. Формируются хорошо выраженный дерновый горизонт, под которым залегает среднемощный гумусовый горизонт. Почвы средних линий разливов представлены различными модификациями дерновых почв на наносах по погребенной дерново-подзолистой.

Угнетение древесного яруса, увеличение доли разнотравно злаковой растительности и увеличение корневого онада трав и привело к росту мощности гумусово-аккумулятивного горизонта относительно фона на 5 - 7 см. Так в пределах зоны с минимальными геохимическими и механическими трансформациями формируются дерново-подзолистые мощные слабозасоленные и не засоленные остаточно карбонатные на карбонатной морене.

Разлив 2001 г.

Разлив 2003 г

10-

1 11 1 10

20

30

Фоновые почвы

г-у-| Дерново-подзолистая среднемощная остаточно карбонатная

- среднесуглинистая на карбонатной морене

ВЦ Дерново-глеевая среднесуглинистая на карбонатной морене

Техногенно трансформированные почвы гу-1 Дерново-подзолистая мощная остаточно карбонатная - среднесуглинистая на карбонатной морене

(——I Дерново-подзолистая мощная остаточно карбонатная

слабозасолеиная среднесуглинистая на карбонатной морене

Дерновая среднемощная среднезасоленная на | в | наносах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на карбонатной морене Дерновая среднемощная сильнозасоленная на I 9 1 наносах по погребенной дерново-подзолистой

среднесуглинистой почве на карбонатной морене г—г-п Дерново-глеевая сильнозасоленная

среднесуглинистая на карбонатной морене Солончак тяжелосуглинистый на наносах по

ш

Дерново-подзолистая мощная остаточно карбонатная среднеасоленная среднесуглинистая на карбонатной морене

Дерновая среднемощная на наносах по погребенной

ш

погребенной дерново-подзолистой глееватой сильнозасоленной среднесуглинистой почве на карбонатной морене

| у/| Техногенная почвообразующая порода

I 6 1 дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на карбонатной морене

Дерновая среднемощная слабозасолеиная на наносах ш по погребенной дерново-подзолистой

среднесуглинистой почве на карбонатной морене

Рис. 11 почвенный покров на ключевых участках

Таким образом, почвы центра разлива можно отнести к техногенно преобразованным почвам с содержанием техногенного материала (около 30%). Средняя часть разлива относится к техногенно преобразованным почвам, с содержанием ТГ материала в профиле менее 15%. В почвах периферии разлива привнесенный техногенный грунт отсутствует и механических нарушений не выявлено (рис. 10).

По содержанию легкорастворимых солей можно выделить несколько степеней засоления почв. Почвы ядра разлива характеризуются очень сильной степенью засоления. Для некоторых точек опробования содержание легкорастворимых солей превышает 1%. Что позволяет отнести их к солончакам.

В пределах средней части разливов формируются средне засоленные почвы с содержанием легкорастворимых солей не более 0,4%.

Краевые части разлива относятся к зонам со слабой степенью засоления (содержание солей 0,1 - 0,2%). Изначально однородная территория с преобладанием дерново-подзолистых почв на автономных позициях и их оглееных модификаций в пределах ложбин стока замещается различными новообразованными типами засоленных почв. Таким образом, на небольших по площади разливах пластовых вод формируются довольно мозаичный почвенный покров.

6.3 Трансформация почвенно-грунтовых вод.

Вынос легкорастворимых солей за пределы почвенного профиля приводит к загрязнению грунтовых вод. Происходит изменение их ионного состава, увеличение общей минерализации и токсичности. Почвенно-грунтовые воды вскрываются только в пределах техногенно подпруженного участка №2 на глубине 80 - 90 см. Общая минерализация грунтовых вод на аварийном участке превышает 12 г/дм3. Отмечается снижение их рН с 7,3 до 6,2. По сравнению с незагрязненными грунтовыми водами общая минерализация возросла более чем в 30 раз. Доля хлоридов и натрия в составе грунтовых вод превышает фоновые показатели более чем в 100 - 150 раз.

Отмечается снижение доли гидрокарбонат-иона в составе почвенно-грунтовых вод, тип вод меняется с гидрокарбонат-кальциевого на хлоридно-кальциево-натриевый.

6.4 Изменение элементарных ландшафтов

Высокоминерализованные воды оказывают комплексное воздействие на окружающую среду. Происходит смена растительных ассоциаций, формируются новые типы почв, изменяется вещественный состав грунтовых вод. И это приводит к появлению новых нетипичных для данной территории элементарных ландшафтов.

По классификации М.А. Глазовской для элювиальных позиций, элементарные ландшафты исследуемой территории можно отнести к ландшафтам полного профиля со скоростью круговорота вещества ниже средней. Накопление органического вещества происходит по лесному или травянистому типу.

Фоновые участки территории исследования характеризуются однородной структурой ландшафта. В пределах верхней части водораздельной поверхности формируются вязово-кленово-осиново-липовые леса с дерново-подзолистыми среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене. По реакции среды - кислый в верхней части профиля и щелочной в нижней, с переменными окислительно-восстановительными условиями. Фоновые элементарные ландшафты не засолены. Преобладающий класс водной миграции Н-НСОз-Са. Для ложбин стока характерно развитие кленово-осиново-липового на дерново-глеевых среднесуглинистых на карбонатной морене почвах, H-Ca-Fe типа, элементарного ландшафта.

В пределах разлива 2001 г выделяется 6 типов элементарных ландшафтов. Ядру ореола загрязнения соответствует солончак сформированный на на-

носах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой сильнозасолен-ной остаточно карбонатной почве на карбонатной морене с марьево-торичниковой растительностью (рис. 12). По высоте вскипания и количеству карбонатов вновь сформированный элементарный ландшафт относится к типу высококарбонатных со слабым содержанием карбонатов. Окислительно-восстановительный режим переменный, а реакция среды нейтральная по всему профилю. Происходит смена преобладающего класса ландшафта с гидрокарбо-натно-кальциевого типа на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый.

Разлив 2001 г. Разлив 2003 г

I—-—| Березово-кленово-вязово-липово-осиновый лес с звездчаткой в травянистом ярусе сдерново-подзолистыми 1—' среднемощными остаточно карбонатными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене I а 1 Осоково-тростниково-рогозный луг с дерново-глеевыми среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене

г-у-| Овсяницево-вейниково-полевицево-ромашково-кипрейный луг с дерново-подзолистыми мощными

1-1 остаточно карбонатными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене

г—^—1 Овсяницево-вейниково-ромашково-кипрейный луг с дерново-подзолистыми мощными остаточно карбонатными

1 1 среднезасоленными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене

р- -I Вейниково-полевицево-ромашково-кипрейный луг с дерново-подзолистыми мощными остаточно карбонатными

1-1 среднезасоленными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене

I—-—| Вейниково-полевицево-кипрейный луг с дерновыми среднемощными почвами сформированными на наносах по

' ' погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на карбонатой морене

Полевицево-бескильницево-торичниковый луг с дерновыми среднемощными слабозасоленными почвами [ сформированными на наносах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на карбонатной морене

Полевицево-ромашково-вейниковый луг с дерновыми среднемощными среднезасоленными почвами ГТ~1 сформированными на наносах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве на карбонатной морене

г ул Полевицево-марьево-бескильницево-вейниковый луг с дерновыми среднемощными сильнозасоленными почвами сформированными на наносах по погребенной дерново-подзолистой почве на карбонатной морене

Осоково-тростниковый луг с дерново-глеевыми сильнозасоленными среднесуглинистыми почвами на нарбонатной морене

■Я Солончак с марьево-торичниковой растительностью

Рис. 12 элементарные ландшафты на ключевых участках

К солончакам примыкает сорно-рудеральный луг на дерновых средне-мощных почвах, сформированных на техногенных наносах по погребенной дерново-подзолистой почве. Данный элементарный ландшафт также характеризуется наличием карбонатов с поверхности и нейтральной реакцией среды по всему профилю почвы.

По мере продвижения к краевой части разлива элементарные ландшафты из сильно засоленных сменяются на средне и слабозасоленные. Зоны со средним содержанием легкорастворимых солей характеризуются наличием сорно-травно-полевице-бескильницевого луга на дерновой среднемощной среднезасо-ленной на наносах по погребенной дерново-подзолистой почве. Класс водной миграции ландшафта Cl-Ca-Mg-Na.

Слабозасоленные ландшафты формируются в пределах краевых зон наибольшей техногенной трансформации на дерновых среднемощных почвах на техногенных наносах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве. Растительность представлена полевицево-бескилышцево-вейниковой.

Более сложная структура ландшафта характерна для разлива 2003 г., формируются 8 новых типов элементарных ландшафтов (рис 12). Центральная часть ореола воздействия представлена солончаковыми элементарными ландшафтами.

Для транс-элювиально-аккумулятивные супераквальных позиций краевой части разлива характерно наличие осоково-тростниково-рогозного луга с дер-ново-глеевыми среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене. Сильно-засоленная модификация данного элементарного ландшафта формируется в пределах зоны влияния почвенно-грунтовых вод.

Транс-элювиально-аккумулятивные позиции представлены полевицево-бескильницево-торичниковым лугом с солеустойчивыми видами на дерновых засоленных среднемощных почвах, сформированных на наносах по погребенной дерново-подзолистой на карбонатной морене (рис 12).

На транс-элювиальных позициях формируются средне и слабозасоленные элементарные ландшафты на дерновых среднемощных на наносах по погребенной дерново-подзолистой среднесуглинистой на карбонатной морене почвах, а также на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах. Растительность данных элементарных ландшафтов разнотравно-злаковая с преобладанием овсяницы, вейника, кипрея.

Таким образом, изначально однородная по структуре территория под влиянием аварийных разливов высокоминерализованных вод приобретает сложную ландшафтную структуру с нетипичными для гумидной зоны галогенными ландшафтами.

Выводы

1. Поступление пластовых вод в дерново - подзолистые почвы Калининградской области приводит к их геохимической трансформации в почвы засоленного ряда с содержаниями легкорастворимых солей более 1%, что позволяет отнести техногенно трансформированные почвы к солончакам. В результате ионного обмена изменяется состав легкорастворимых солей с гидрокарбо-натно-кальциевого на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый.

2. Аварийный разлив пластовых вод приводит к формированию комплекса засоленных почв. Почвы в центре ореола загрязнения представлены солончаками на техногенных наносах по дерново-подзолистой маломощной среднесуглинистой сильнозасолснной почве на карбонатной морене. Для зоны средних воздействий характерны дерновые или дерново-глеевые средне и силь-

нозасоленные среднесуглинистые почвы на карбонатной морене. В краевых частях разливов, где техногенная трансформация почв минимальна - формируются не засоленные дерново - подзолистые среднемощные среднесуглинистые почвы на карбонатной морене.

3. При поступлении высокоминерализованных пластовых вод в кислые почвы происходит обмен натрия почвенного раствора на водород и алюминий в ППК. Это приводит к снижению обменной кислотности, в составе, которой возрастает доля Н+ и к росту кислотности почвенного раствора.

4. Миграция подкисленных растворов в карбонатную толщу приводит к растворению карбонатов и снижению глубины их залегания. В почвах разлива пластовых вод 2001 г на 10-20 см, а в почвах разлива 2003 г на 20 - 30 см. Увеличение содержания иона кальция в составе почвенного раствора при росте рН создают условия для новообразования карбоната кальция. Так в техногенно трансформированных почвах разлива 2001 г содержание карбонатов кальция достигает 0,25 %. Однако в местах максимальной аккумуляции иона кальция содержания карбонатов возрастают до 2 %. В пределах разлива пластовых вод 2003 г эти значения составляют 0,5 и 4 % соответственно.

5. Поступление легкорастворимых солей в дерново-подзолистые суглинистые почвы при аварийном разливе минерализованных пластовых вод и мероприятия по ликвидации последствий разлива приводят к коренному изменению физических свойств почв и нарушению естественных процессов рассоления.

6. Геохимическая трансформация почвенных растворов вызывает изменения в составе фунтовых вод. Происходит рост минерализации до 12 г/дмЗ. Меняется тип грунтовых вод с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-натриевый. Высокоминерализованные грунтовые воды в результате капиллярного поднятия формируют зоны аккумуляции солей в дерново-глеевых почвах на глубинах 80 - 90 см.

7. Засоление почв и почвенно-грунтовых вод приводит к гибели древесного яруса и изменению структуры фитоценозов. В зоне солончаков происходит обеднение видового разнообразия, формируется разреженный растительный покров, состоящий из галофитных видов (марь цельнолистная, торичник солончаковый). Средняя часть разлива со среднезасоленными почвами представлена ромашково-вейниково-кипрейной растительностью. Для средне засоленных почв гидроморфных понижений характерно наличие кипрейно-осоково-рогозно-тростниковых ассоциаций. Фитоценозы не засоленных участков представлены березово-вязово-осиново-липовой растительностью.

8. Комплексная трансформация всех компонентов окружающей среды приводит к формированию новых галогенных элементарных ландшафтов на исследуемой территории. Так элементарные ландшафты, расположенные в пределах ядра ореола загрязнения на автономных позициях относятся к солончакам с галофитной растительностью. По мере продвижения к краевой части галофит-ные элементарные ландшафты сменяются на злаково-разнотравные луга с дерновыми сильно и среднезасоленными на погребенных дерново - подзолистых среднесуглинистых почвах на карбонатной морене. Краевые части разлива

представлены березово-липово-осиновыми лесами с дерново-подзолистыми среднемощными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене.

9. В пределах ложбины стока в пределах транс-элювиально-аккумулятивных и транс-элювиально-аккумулятивно супераквальных позициях формируются осоково-рогозно-тростниковые луга с дерново-глеевыми не засоленными и сильнозасоленными модификациями на карбонатной морене, а также полевицево-бескильницево-торичниковый луг с дерновыми среднемощными почвами, сформированными на наносах по погребенной дерново-подзолистой почве на карбонатной морене.

10. На всех исследуемых участках геохимический класс ландшафтов меняется с гидрокарбонатно-кальциевого кислого на фоновых территориях на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый нейтральный на техногенно трансформированных участках.

11. В целом в пределах исследованной территории в условиях гумидного климата происходит формирование устойчивых галогенных элементарных ландшафтов.

Основные положения диссертации опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Ронжина Т.В. Техногенная трансформация дерново-подзолистых почв в районах добычи углеводородного сырья при разливе сточных вод // Естественные и технические науки. - 2009. - № 6. - С. 452-454.

в других изданиях:

2. Ронжина Т.В. Влияние органического вещества на формирование кислотно-основных свойств дерново-подзолистых почв при антропогенном засолении // Материалы всероссийской научной конференции, XIII Докучаевские молодежные чтения «Органо-минеральная матрица почв». -С-Пб, 2010-С.107-108

3. Ронжина Т.В. Изменение свойств почв при техногенном засолении в гумидных ландшафтах // Материалы IV всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-гео-антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове». - Томск, 2010-С.172-174

4. Ронжина Т.В. Трансформация элементарных ландшафтов при разливе пластовых вод в зоне хвойно-широколиственных лесов // Материалы международной конференции Антропогенная трансформация природной среды». - Пермь, 2010 - С. 178-183

5. Ронжина Т.В. Влияние разлива высокоминерализованных пластовых вод на кислотно-основные свойства почв // Материалы всероссийской научной конференции, XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов». - С-Пб, 2011 - С. 166-167

6. Ронжина Т.В., Кречетов П.П. Формирование устойчивых галогенных ландшафтов при разливах пластовых вод // Материалы научной конференции «Биосфера и почвы: устойчивость и развитие». - М., 2011 -С.344-354

Подписано в печать 22.04.2011 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 1104 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Ронжина, Татьяна Владимировна

Введение.

Глава 1. Техногенный галогенез в районах добычи углеводородного сырья. Литературный обзор.

Глава 2. Физико-географическая характеристика территории исследования.

2.1. Геолого-геоморфологические условия.

2.2. Климат.

2.3. Поверхностные и грунтовые воды.

2.4. Растительность.

2.5. Почвы.

Глава 3. Объекты и методы исследования.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Методика полевого опробования.

3.3. Методика лабораторных химико-аналитических работ.

3.4. Полевое моделирование.

3.5. Лабораторное и математическое моделирование.

Глава 4. Закономерности изменения состава и свойств дерново-подзолистых почв при разливах минерализованных вод.

4.1 Внутрипрофильная дифференциация свойств дерново-подзолистых почв под воздействием минерализованных вод.

4.1.1. Изменение ионно-солевого комплекса почв.

4.1.2. Техногенное осолонцевание почв.

4.1.3 Изменение кислотно-основных условий.

4.2 Закономерности латеральной дифференциации состава и свойств техногенно трансформированных дерново-подзолистых почв.

Глава 5. Экспериментальное моделирование процессов техногенного засоления почв.

5.1. Полевое моделирование.

5.2. Лабораторное экспериментальное изучение процессов массопереноса в почвах.

5.3 Математическое моделирование.

Глава 6. Изменение элементарных ландшафтов в пределах разливов минерализованных вод.

6.1 Изменение растительности в зоне влияния минерализованных пластовых вод.

6.2 Трансформация почвенного покрова.

6.3 Трансформация состава почвенно-грунтовых вод.

6.4. Техногенные элементарные ландшафты и их геохимическая характеристика.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимическая трансформация дерново-подзолистых почв Калининградской области при разливах минерализованных вод"

Актуальность. В структуре экономики Калининградской области нефтедобывающий комплекс занимает одно из ведущих мест. Рост уровня добычи углеводородного сырья и увеличение площадей, затронутых хозяйственной деятельностью в регионе, приводит к сокращению ненарушенных природных экосистем.

В литературе имеются многочисленные данные, описывающие трансформацию экосистем и их компонентов под воздействием добычи углеводородного сырья. Как правило, это воздействие носит комплексный характер. Основными составляющими техногенных потоков на промыслах являются углеводороды и высокоминерализованные пластовые воды. Анализ литературных данных показывает, что основное внимание при изучении техногенной трансформации экосистем в районах нефтедобычи уделяется воздействию, оказываемому загрязнением углеводородами. Наличие высокоминерализованных вод в составе сырой нефти усложняет характер воздействия на природные ландшафты. Поступление высокоминерализованных вод приводит к формированию засоленных почв, изменению состава поверхностных и почвенно-грунтовых вод. Отмечается угнетение растительности. Происходит снижение доли древесного яруса и увеличение разнотравно-злаковых ассоциаций. Однако информации об изменении почв гумидной зоны под влиянием непосредственно минерализованных вод недостаточно. Работами Н.П.Солнцевой и А.П.Садова (2000) показана высокая скорость рассоления дерново-подзолистых почв. Однако эти исследования были проведены для дерново-подзолистых почв, не прошедших техническую стадию ликвидации последствий разливов. Информация о характере изменения компонентов ландшафта в результате комплексного геохимического и механического техногенного воздействия, оказываемого на экосистемы при аварийных разливах минерализованных вод, практически отсутствует.

Цель работы - определить особенности формирования техногенно трансформированных дерново-подзолистых почв под воздействием высокоминерализованных пластовых вод с использованием методов физического и математического моделирования.

Задачи исследования.

1. Выявить особенности радиальной и латеральной миграции легкорастворимых солей в дерново-подзолистых почвах в пределах разливов высокоминерализованных пластовых вод.

2. Оценить степень техногенной трансформации дерново-подзолистых почв на аварийных участках.

3. Провести сравнительный анализ физико-географических условий и характера техногенного воздействия в пределах техногенно нарушенных участков Калининградской области и определить основные факторы, влияющие на формирование почв галогенного ряда в гумидной зоне.

4. Выявить закономерности пространственного распространения новообразованных элементарных ландшафтов.

Научная новизна. В работе решена задача - определение закономерностей формирования засоленных почв при разливах минерализованных вод в районах добычи углеводородного сырья, имеющая важное значение для геоэкологии. На основе данных полевых наблюдений и результатов экспериментального моделирования впервые доказана возможность длительного существования техногенных солончаков на дерново-подзолистых суглинистых почвах Калининградской области. Выявлены особенности латеральной и радиальной трансформации свойств дерново-подзолистых почв при разливах высокоминерализованных пластовых вод. Доказана возможность перераспределения карбонатных солей в пределах почвенного профиля при техногенном засолении дерново-подзолистых почв на карбонатной морене.

По результатам полевого, лабораторного и численного моделирования проведена оценка скорости их рассоления. Показано, что засоление почв вызывает комплексную трансформацию элементарных ландшафтов с появлением устойчивых галогенных элементарных ландшафтов хлоридно-магниево-кальциево-натриевого класса. Проведена типизация новообразованных элементарных ландшафтов.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проведении производственно-экологических, а также научных изысканий в зонах разливов минерализованных пластовых вод. Отмеченные особенности формирования техногенных солончаков и их основные диагностические признаки будут полезны при проведении работ по экологическому мониторингу на объектах нефтедобывающего производства. Полученные данные могут быть использованы для корректировки технологии рекультивации засоленных почв в районах нефтедобычи с целью повышения эффективности их самоочищения.

Защищаемые положения.

1. На участках аварийных разливов минерализованных пластовых вод происходит формирование комплекса техногенных засоленных почв.

2. Геохимическая трансформация, вызванная разливами минерализованных пластовых вод, и механические воздействия на стадии ликвидации аварийных последствий приводят к нарушению естественной организации порового пространства почв и, как следствие, их гидрологического режима, определяя длительное существование засоленных почв в гумидной зоне.

3. Техногенное засоление дерново-подзолистых почв на карбонатной морене приводит к изменению карбонатного профиля новообразованных почв, окарбоначиванию почвенного профиля с появлением новых максимумов карбонатов в гумусово-аккумулятивных горизонтах.

4. Техногенный галогенез приводит к гибели древесных пород и изменению структуры растительного покрова. Появляется комплекс травянистых сообществ, где степень засоления почв является ведущим фактором дифференциации их видового состава.

5. Поступление легкорастворимых солей в дерново-подзолистые суглинистые почвы Калининградской области приводит к смене геохимического класса элементарных ландшафтов с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции, XIII Докучаевских молодежных чтениях «Органо-минеральная матрица почв» (Санкт-Петербург, 2010), IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-гео-антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010), Международной конференции «Антропогенная трансформация природной среды» (Пермь, 2010), Всероссийской научной конференции, XIV Докучаевских молодежных чтениях «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург 2011), Научной конференции «Биосфера и почвы: устойчивость и развитие» (Москва, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 1 статья в журнале из списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 53 отечественных и 47 зарубежных работ. Содержательная часть диссертации изложена на 153 страницах, иллюстрироваиа 89 рисунками, 18 таблицами.,

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Ронжина, Татьяна Владимировна

139 Выводы

1. Поступление минерализованных пластовых вод в дерново-подзолистые почвы Калининградской области приводит к их геохимической трансформации в почвы засоленного ряда с содержаниями легкорастворимых солей более 1%, что позволяет отнести техногенно трансформированные почвы к солончакам. В результате ионного обмена изменяется состав легкорастворимых солей с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый.

2. Аварийный разлив минерализованных пластовых вод приводит к формированию комплекса засоленных почв. Почвы в центре ореола загрязнения представлены солончаками на техногенных наносах по дерново-подзолистой маломощной среднесуглинистой сильнозасоленной почве на карбонатной морене. Для зоны средних воздействий характерны дерновые или дерново-глеевые средне и сильнозасоленные среднесуглинистые почвы на карбонатной морене. В краевых частях разливов, где техногенная трансформация почв минимальна, формируются не засоленные дерново-подзолистые среднемощные среднесуглинистые почвы на карбонатной морене.

3. При поступлении высокоминерализованных пластовых вод в кислые почвы происходит обмен натрия почвенного раствора на водород и алюминий в ППК. Это приводит к снижению обменной кислотности, в составе которой возрастает доля Н+, и к росту кислотности почвенного раствора.

4. Миграция подкисленных растворов в карбонатную толщу приводит к растворению карбонатов и снижению глубины их залегания. В почвах разлива минерализованных пластовых вод 2001 г. на 10-20 см, а в почвах разлива 2003 г. на 20 - 30 см. Увеличение содержания иона кальция в составе почвенного раствора при росте рН создает условия для новообразования карбоната кальция. Так в техногенно трансформированных почвах разлива 2001 г. содержание карбонатов кальция достигает 0,25 %. Однако в местах максимальной аккумуляции иона кальция содержания карбонатов возрастают до 2 %. В пределах разлива минерализованных пластовых вод 2003 г. эти значения составляют 0,5 и 4 % соответственно.

5. Поступление легкорастворимых солей в дерново-подзолистые суглинистые почвы при аварийном разливе минерализованных пластовых вод и мероприятия по ликвидации последствий разлива приводят к коренному изменению физических свойств почв и нарушению естественных процессов рассоления.

6. Геохимическая трансформация почвенных растворов вызывает изменения в составе грунтовых вод. Происходит рост минерализации до 12 г/дмЗ. Меняется тип грунтовых вод с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-натриевый. Высокоминерализованные грунтовые воды в результате капиллярного поднятия формируют зоны аккумуляции солей в дерново-глеевых почвах на глубинах 80 - 90 см.

7. Засоление почв и почвенно-грунтовых вод приводит к гибели древесного яруса и изменению структуры фитоценозов. В зоне солончаков происходит обеднение видового разнообразия, формируется разреженный растительный покров, состоящий из галофитных видов (марь цельнолистная, торичник солончаковый). Средняя часть разлива со среднезасоленными почвами представлена ромашково-вейниково-кипрейной растительностью. Для средне засоленных почв гидроморфных понижений характерно наличие ки-прейно-осоково-рогозно-тростниковых ассоциаций. Фитоценозы не засоленных участков представлены березово-вязово-осиново-липовой растительностью.

8. Комплексная трансформация всех компонентов окружающей среды приводит к формированию новых галогенных элементарных ландшафтов на исследуемой территории. Так элементарные ландшафты, расположенные в пределах ядра ореола загрязнения на автономных позициях, относятся к солончакам с галофитной растительностью. По мере продвижения к краевой части галофитные элементарные ландшафты сменяются на злаковоразнотравные луга с дерновыми сильно и среднезасоленными на погребенных дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах на карбонатной морене. Краевые части разлива представлены березово-липово-осиновыми лесами с дерново-подзолистыми среднемощными среднесуглинистыми почвами на карбонатной морене.

9. В пределах ложбины стока в пределах транс-элювиально-аккумулятивных и транс-элювиально-аккумулятивно супераквальных позициях формируются осоково-рогозно-тростниковые луга с дерново-глеевыми не засоленными и сильнозасоленными модификациями на карбонатной морене, а также полевицево-бескильницево-торичниковый луг с дерновыми среднемощными почвами, сформированными на наносах по погребенной дерново-подзолистой почве на карбонатной морене.

10. На всех исследуемых участках геохимический класс ландшафтов меняется с гидрокарбонатно-кальциевого кислого на фоновых территориях на хлоридно-магниево-кальциево-натриевый нейтральный на техногенно трансформированных участках.

11. В целом в пределах исследованной территории в условиях гу-мидного климата происходит формирование устойчивых галогенных элементарных ландшафтов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Ронжина, Татьяна Владимировна, Москва

1. Баринова Г.М. Калининградская область: Климат. Калининград: Янтарный сказ, 2002. — 196с.

2. Борисов A.A. Климатические особенности Калининградской области// Изв. ВГО. 1972. - т. 104 - №2 - с. 102-108.

3. Вадюпина А.Ф., Корчагина З.А. методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Изд-во Высшая школа, 1961. - 345 с.

4. Вайчис М.В. Генезис и свойства лесных почв южной Прибалтики. Вильнюс: Изд-во «Минтис», 1975. - 412 с.

5. Веригин H.H., Азизов К.З., Микайылов Ф.Д. О влиянии граничных условий при моделировании переноса солей в почвогрунтах при про-мывке//Почвоведение. 1986. - №6 - с. 67-73.

6. Волобуев В.Р. Расчет промывки засоленных почв. — М.: Колос, 1975.-72 с.

7. Воробьева JI.A. Химический анализ почв. — М.: Изд-во МГУ, 1998.-272 с.

8. Габбасова И.М., Абдрахманов Р.Ф., Хабаров И.К., Хазиев Ф.К. Изменение свойств почв и грунтовых вод при загрязнении нефтью нефтепромысловыми сточными водами в Башкирии//Почвоведсние. 1997. - №11 -с. 1362-1372.

9. Габбасова И.М., Сулейманов P.P. Хакимов В.Ю., Ситдиков Р.Н. Трансформация серых лесных почв при техногенном засолении и осолонце-вании в процессе их рекультивации в нефтедобывающих районах Южного Приуралья/ЯТочвоведение. 2007. - № 9. - с. 1120-1128.

10. Гайнутдинов М.З., Гайсин И.А., Храмов И.Т., Гилязов М.Ю. Загрязнение почв нефтепромысловыми сточными водами.//Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдений, контроля и оценки состояния окружающей среды. Казань, 1979. с. 141-143.

11. Гайнутдинов М.З., Храмов И.Т., Гилязов М.Ю. Изменение агрохимических свойств выщелоченных черноземов под влиянием нефтепромысловых сточных вод и их рекультивация//Агрохимия. — 1982. — №7 с.111-116.

12. Гайнутдинов М.З., Храмов И.Т., Гилязов М.Ю. Загрязнение почв нефтепромысловыми сточными водами//Химия и сельское хозяйство. — 1985. — №3 -с.68-71.

13. Гайнутдинов М.З., Храмов И.Т., Гилязов М.Ю. Загрязнение сла-бовыщелоченного чернозема нефтепромысловыми сточными вода-ми//Почвоведение. 1986. - №2 - с. 146-150.

14. Гатина Е.Л. Техногенная трансформация видового разнообразия растительных сообществ в условиях нефтедобычи (на примере Пермского края). Дисс. канд.биол.наук: 03.00.16, Пермь, 2010. 182 с.

15. Географический атлас Калининградской области. Калининград: Изд-во КГУ. ЦНИТ, 2002. - 276 с.

16. Гилязов М.Ю. Техногенный галогенез в районах нефтедобычи. — М., 2009. 423 с.

17. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов Смоленск: Ойкумена, 2002. - 288 с.

18. Даутов Р.К., Минибаев В.Г., Фасхутдинова Т.А., Трибрат Т.Г. Изменение свойств почв под влиянием загрязнения нефтью и нефтепромысловыми сточными водами в Татарской АССР .//Тез. Док. VI Делегат. Съезда ВОП, Тбилиси, кн. 2. Тбилиси, 1981. с. 122-124.

19. Завалишин А.А, Надеждин Б.В. Почвы Калининградской области. М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 108 с.

20. Изученность природных ресурсов Калининградской области. Записки Калининградского отдела географического общества. Выпуск 1 Ленинград, 1972.- 160 с.

21. Калининградская область: очерки природы. Калининград: Янтарный сказ, 1999. - 189 с.

22. Классификация и диагностика почв СССР. М.: «Колос», 1977.221 с.

23. Козловская Н.В. Трансформация почвы и травяного покрова под влиянием минерализованных пластовых вод в условиях Удмуртии, Дисс. канд. биол. наук:03.00.16, Пермь, 2001.-242 с.

24. Куделин Б.И. Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод. М.: Изд-во МГУ, 1960. 344 с.

25. Литвин В.М., Ельцина Т.Н., Дедков В.П. Калининградская область: Природные ресурсы. Калининград: Янтарный Сказ, 1999 - 189с.

26. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. - 278с.

27. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв. М.: Наука, 1980-262с.

28. Нефть и окружающая среда Калининградской области. Т.1. Суша // под. Ред. Ю.С. Каджояиа, Н.С. Касимова М. - Калининград: Янтарный сказ, 2008. - 360 с.

29. Перельман А.И., Геохимия ландшафта. М.: «Высшая школа», 1966.-392 с.

30. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1993 - 202с.

31. Подземный сток на территории СССР // под ред. Куделина Б.И. -М.: Изд-во МГУ. 1966 302 с.

32. Полинская P.E. Загрязняющие ингредиенты сточных вод нефтепромыслов и их влияние на водоемы. — В сб.: материалы III всес. Симпозиума о вопр. Самоочищения водоемов и очищения сточных вод. 4.1. М. — Талин, 1969-с. 242-245.

33. Попов О.В. Подземное питание рек. — Ленинград: Гидрометеорологическое изд-во. 1968 292с.

34. Поскряков А.Н., Влияние загрязнения высокоминерализованными нефтепромысловыми сточными водами на свойства черноземов Предура-лья. // Дисс. канд. биол. наук: 03.00.16. Уфа, 2007 151 с.

35. Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 320 с.

36. Садов А.П. Специфика техногенной трансформации почв и ландшафтов лесотундры Западной Сибири в сфере влияния добычи нефтега-зоконденсатного сырья (на примере Уренгойского промысла). // Дис. канд. геогр. наук: 11.00.01 М., 1998.-250с.

37. Солнцева Н.П., Пиковский Ю.И. Особенности загрязнения почв при нефтедобыче. // В сб. миграция загрязняющих веществ в почвах, в системе почва-вода, почва-растение. Обнинск, 1978 с.76-82.

38. Солнцева Н.П. Геохимическая трансформация почв южной тайги под воздействием техногенных потоков (на примере нефтедобычи). // Дисс. канд. геогр. наук: 11.00.01 М., 1981.-260 с.

39. Солнцева Н.П. Формы засоления лесных почв при нефтедобы-че.//Новые области применения геохимических методов. М.: ИМГРЭ, 1981. -с.38-62.

40. Солнцева Н.П. Экогеохимический анализ отдаленных последствий техногенных (ТГ) воздействий. // В кн.: прикладная геохимия, Вып.2 (Экологическая геохимия), М.: ИМГРЭ, 2001. с. 31-69.

41. Солнцева Н.П., Садов А.П. Влияние сточных минерализованных вод на геохимические свойства почв севера Западной Сибири (на примере

42. Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения) // Почвоведение. — 1997. №3-с.222-229.

43. Солнцева Н.П., Садов А.П. Техногенный галогенез в почвах лесотундровых и северотаежных ландшафтов Западной Сибири // Почвоведение. 2000. - №9. - с. 1119-1127.

44. Солнцева Н.П., Садов А.П. Техногенный галогенез в районах добычи углеводородного сырья и эволюция солевых ореолов//География, общество, окружающая среда. Том IV: Природно-антропогенные процессы и экологический риск. М.: Городец, 2004. - с. 427-448.

45. Соловьева З.Е., Трофимов С.Я. Особенности трансформации почвенно-растительного покрова при загрязнении нефтью и минерализованными водами в Среднем Приобье // ВМУ. Сер.17. Почвоведение 2008. - №1 -с. 3-8.

46. Соромогин A.B., Гашев С.Н., Казанцева М.Н. Солевое загрязнение таежных биоценозов при нефтедобыче в Среднем Приобье. // В кн.: Проблемы географии и экологии Западной Сибири. Тюмень. Изд-во ТюмГУ, 1996 - с.121-131.

47. Сулейманов P.P. Засоленные почвы естественных и агротехно-генных ландшафтов Южного Урала. // автореферат дис. доктора биологических наук: 03.02.13, 2010-45 с.

48. Сысуев В.В. Моделирование процессов в ландшафтно-геохимических системах. М.: Наука, 1986 — 302 с.

49. Трофимов С.Я., Фокин А.Д., Дорофеева Е.И., Салпагарова И.А., Кошелева Ю.П., Руденко А.Н. Влияние нефтяного загрязнения на свойства чернозема выщелоченного в условиях модельного эксперимента//ВМУ. Сер. 17 Почвоведение. -2008. №1. - с. 34-38.

50. Шишов JI.JL, Панкова Е.И., Засоленные почвы России. М.: Академкнига, 2006. - 856 с.

51. Anderson E.S., Remediation of an oilfield brine spill for establishment of southern pine: Nacogdoches Texas, Stephen F. Austin University, Master's thesis, 2000.-81 p.

52. Auchmoody L.R., and Walters R.S., Revegetation of a brine-killed forest site: Soil Science Society America Journal, 1988. — v. 52 — p. 277-280.

53. Baker F.G., and Brendrecke, C.M., Seepage from oil-field brine disposal ponds in Utah // Ground Water, 1983. v. 21- n. 3- p. 317-324.

54. Baranovic M.J., Persistence of brine contamination in central Ohio: Columbus, Ohio, Ohio State University // Master's thesis, 1975. 113 p.

55. Barrett M.L., Saltwater waste and landscape change, Smackover Field, Arkansas // Environmental Geosciences, 2002. v. 9 - p. 17-28.

56. Clemens H.P., and Finnell, J.C., 1955, Biological conditions in a brine-polluted stream in Oklahoma // Trans. Amer. Fish Soc., v. 85, p. 18-27.

57. Colgan III W , Vavrek M.C., Bolton J., 2002 Re-vegetation of an

58. Diamaintis V.I., Voudrias E.A., Laboratory and pilot studies on reclamation of a salt-affected alluvial soil//Environ Geol, 2008. #54 - p. 643 - 651.

59. Templeton E.E., and Associates, Environmentally acceptable disposal of salt brines produced with oil and gas. // report for the Ohio Water Development Authority: Ohio Water Development Authority, 1980. 125 p.

60. Evaluation of computer models for predicting the fate and transport of salt in soil and ground water. Phase I, prepared by MDH Engineered Solutions Corp., Canada, 2003. 56 p.

61. Evangelou V.P. and Marsi M., Influence of ionic strength on sodium-calcium exchange of two temperate climate soils: Plant and soil, 2003. v. 250 -n.2 - p. 307-313.

62. Fitterman D.V., Mapping of brine contamination in Osage County, Oklahoma, using transient electromagnetic soundings: U.S. Geological Survey Open-File Report # 85-210. 1985. - 58 p.

63. Forkutsa I. and Sommer R., Imprecise simulation of salt dynamic and balance a Hydrus-ID flow//Proceedings of The First HYDRUS Workshop, 2005. - p. 26 - 30.

64. Grandone P., and Schmidt L., Survey of subsurface brine-disposal systems in western Kansas oil fields //U.S. Bureau of Mines Report of Investigations No. 3719,1943. 20 p.

65. Harris T.M., McConnell J., and Schulte K., Physicochemical characterization of brine-impacted soil in Sublette, K.L, ed.// Proceedings of the 5th International Petroleum Environmental Conference, Albuquerque, N.M., 1998. 13 p.

66. Harris T.M., Tapp J.B., and Sublette K., Remediation of oil-field brine-impacted soil using a subsurface drainage system and hay: Environmental Geosciences, 2005. v.12 - n.2-p. 101-113.

67. Hendrickx J.M.H., Rodrigues G, Randall T, Hicks R.T., Simunek J., Modeling study of produced water release scenarios, Regulatory analysis andscientific affairs department, API Publication #4734, API Publishing, Washington D.C., 2005.- 140 p.

68. Jones J.F., Soil salinity resulting from secondary oil recovery in Anderson County, Kansas, effects and reclamation efforts: Lawrence, Kansas, University of Kansas, Master's thesis, 1986. 104 p.

69. Jones O. S., Chloride survey in the north portion of Wichita, Kansas: Topeka, Kansas, Kansas State Board of Health, 1938. 7 p.

70. Jones O.S., The state's responsibility in oil and brine pollution originating in oil fields: Topeka, Kansas, Kansas State Board of Health, 1942. 20 p.

71. Jones O.S., Disposition of oil field brines: Lawrence, University of Kansas Press, 1945.-192 p.

72. Jones, O.S., Stream analyses locate oil field pollution sources: World Oil, 1950.-v. 130-n. 2-p. 148-150.

73. Kato C., Nishimura T., Miyazaki T., and Kato M., Fluctuation of salt content profile of the field in Northwest China under repetitious border irriga-tion//Proceedings of The Third HYDRUS Workshop, 2008. p. 85 - 91.

74. Keeland B.D., McCoy J.W., Otton J.K., Effects of produced water and hydrocarbon releases on vegetation at site A of the Osage-Skiatook petroleum environmental research project, Osage County, Oklahoma, 2004. -14 p.

75. Krieger R.A., and Hendrickson G.E., Effects of Greensburg oilfield brines on the streams, wells, and springs of the upper Green River basin, Kentucky: Kentucky Geological Survey, 1960. Series 10 - Report of Investigations No. 2-36 p.

76. Moore J., Runkies J.R., Evaporation from brine solutions under controlled laboratory conditions. Texas Water Development Border, 1968. Report #77 - 77 p.

77. Nishimura T., Sato Y., Kato M., Water and salt behavior in Maize field under repeating boarder irrigation at Gansu province, China//Proceedings of The Third HYDRUS Workshop, 2008.-p. 137 143.

78. Pansu M., Gautheyrou J., Handbook of Soil Analysis (Mineralogical, Organic and Inorganic Methods). Springer, 2006. 993 p.

79. Pettyjohn W.A., Water pollution by oil-field brines and related industrial wastes in Ohio//The Ohio Journal of Science, 1971. vol.71 - #5 - p. 257 -269.

80. Powers T.J., Studies of the control and effects of oil field brine pollution in Michigan: State College, Pennsylvania, Pennsylvania State College Bachelor's thesis, 1935 68 p.

81. Raab P.V., and Frischknecht F.C., Investigation of brine contamination using time-domain electromagnetic soundings: U. S. Geological Survey Open-File Report, 1985.- № 85-0528 54 p.

82. Radcliffe D.E., Simunek J., Soil physics with HYDRUS: Modeling and applications // CRC Press Taylor & Francis Group, US, Boca-Raton, FL, 2010.- 373p.

83. Rail C.G., and Wright J.R., Analyses of formation brines in Kansas // U.S. Bureau of Mines Report of Investigations, 1974. № 4974 - 40 p.

84. Risk Based Salinity Guidelines for Peatlands Phase 1: Literature Review and Gap Analysis, // Canadian association of petroleum producers, freshwater salinity working group, UMA Engineering Ltd., Canada, ВС,2007. 73 p.

85. Salt contamination assessment and remediation guidelines // Environment Sciences Division Alberta Environment, Canada, 2001. № T/606 - 96 p.

86. Shaikh A.A., Tsang В., Sutor G. and Dance Т., Predictive modeling and monitoring natural attenuation to save remedial costs, 2004. 16 p.

87. Slama F., Bouhlila R., Tarhouni J., Field data and modeling of salt transport in a coastal irrigated plain//Proceedings of The Second HYDRUS Workshop, 2008.-p. 103-105.

88. Taylor S.S., Holiman W.C., and Wilhelm C.J., Study of brine disposal systems in Illinois oil fields: U.S. Bureau of Mines Report of Investigations, 1940.- № 3534 20 p.

89. U.S. Salinity Laboratory, Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils, U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, 1954. 60 p.

90. Xu L., Yang J., Zhang Q., Niu H., Modeling water and salt transport in a soil-water-plant system under different groundwater tables// Water and Environment Journal, 2008. №22 - p. 265-273.