Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимия марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Геохимия марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области"

На правах рукописи

Заболотная Ольга Николаевна

ГЕОХИМИЯ МАРГАНЦА И ХРОМА В АГРОЛАНДШАФТАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ростов-на-Дону 2005

Работа выполнена на кафедре геоэкологии и прикладной геохимии Ростовского государственного университета

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Закруткин Владимир Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, кандидат

географических наук, профессор Колесников Сергей Ильич

доктор геолого-минералогических наук, профессор Богуш Илья Александрович

Ведущая организация Кубанский государственный аграрный

университет

Защита состоится 02 марта 2005 года в 14.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.208.12 в Ростовском государственном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолого-географический факультет, ауд. 210.

С диссертацией можно ознакомится в Зональной научной библиотеке РГУ по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан 31 января 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.г.н., доцент л;:/*- Т.А. Смагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время в связи с интенсивным развитием промышленности, транспорта, широким использованием минеральных удобрений в сельском хозяйстве одним из актуальных вопросов геохимии стало определение безопасных содержаний химических элементов в почвах, почвоподстилающих породах и растительности, выполненное не на глобальном и региональном уровнях, а для локальных участков с определенными закономерностями, сложившимися в экономическом развитии. Ростовская область - равнинная территория с длительной и сложной геохимической историей - представляет собой очень интересный объект для подобного рода исследований, являясь, с одной стороны, одним из крупнейших аграрных регионов страны, а с другой - зоной развитой индустрии с интенсивным техногенным воздействие на среду. Сельскохозяйственные площади области представлены, в основном, пахотными угодьями, окружающими промышленные центры. Добыча каменного угля в зоне открытого Донбасса, предприятия металлургической, химической, машиностроительной промышленностей, Новочеркасская ГРЭС, наряду с интенсивной химизацией сельского хозяйства являются основными поставщиками микроэлементов в агроландшафты. В данных условиях выяснение характера распределения и явлений дефицита или избытка микроэлементов в почвенном и растительном покровах Ростовской области является актуальной научной задачей.

В настоящее время особенно возрос интерес к тяжелым металлам, обладающим, с одной стороны, токсическим действием, а с другой -являющихся необходимым условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности живых организмов. Поэтому представляется интересным оценить содержание в почвах и растительности Ростовской области таких тяжелых металлов, как марганец и хром, важность которых для жизнедеятельности организмов несомненна. Изменение условий среды (орошение, внесение удобрений) способствует переходу элементов в легкодоступное для растений состояние, что может привести к чрезмерному накоплению марганца и хрома в сельскохозяйственных культурах и, в конечном итоге, представлять опасность для человека. Поэтому одной из актуальнейших задач является изучение распределения марганца и хрома в различных типах агроландшафтов Ростовской области, а также количественная оценка геохимических потоков металлов с целью последующего использования полученных данных в природоохранных и сельскохозяйственных мероприятиях.

Цель работы.

Изучение геохимических закономерностей распределения и миграции Мп и Сг в почвах и сельскохозяйственных культурах Ростовской области.

Основные задачи исследований:

- изучить поведение Мп и Сг в различных генетических типах почв и группах сельскохозяйственных растений, установить закономерности радиального и латерального распределения элементов;

- дать эколого-геохимическую характеристику почвенного покрова территории Ростовской области, а также оценку выращиваемой на нем сельскохозяйственной продукции с точки зрения безопасности употребления в пищу;

определить региональные предельно допустимые концентрации Мп и Сг в почвах агроландшафтов на основе санитарно-гигиенического нормирования содержаний элементов в сельскохозяйственных культурах;

- дать количественную оценку при вноса - выноса металлов в агроландшафтах области.

Фактический материал и методы исследований.

В основу диссертации положены материалы, собранные при проведении комплексных полевых эколого-геохимических работ, выполненных коллективом кафедры геоэкологии и прикладной геохимии геолого-географического факультета РГУ под руководством профессора В.Е. Закруткина в 1994 - 2002 годах. Автор принимала непосредственное участие в полевых исследованиях на территории Ростовской области, подготовке проб к анализам, а также в статистической обработке результатов анализов. Автором изучена, проанализирована и использована в работе обширная ретроспективная информация по изучаемой проблеме, а также фондовые материалы Южного государственного унитарного геологического предприятия «Южгеология».

В результате полевых работ было отобрано 2366 педогеохимических проб, в том числе 48 по почвенным разрезам, и 1960 - биогеохимических. Содержания Мп и Сг в почвах и растительности определялись методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в Бронницкой геолого-геохимической экспедиции Института минералогии, геохимии и кристаллографии редких элементов (ИМГРЭ). Подвижная форма элементов определялась с помощью ацетатно-аммонийной вытяжки с рН 4,8.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Научной конференции аспирантов и соискателей РГУ (Ростов-на-Дону, 1997), П Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (ТомПИ, Томск, 6-11 апреля 1998 г.), открытом Конкурсе на лучшую научную работу студентов и аспирантов по проблемам экологии «Экология - Безопасность - Жизнь» в Вузах г. Ростова-на-Дону и Ростовской области (Ростов-на-Дону, май 1999 г.), I Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (ст. Мелиховская Ростовской обл., 25 - 29 сентября 1999 г.), III Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика М.А Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (ТомПИ,. Томск, 9-14 апреля 1999 г.), II Международной научной

конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 21-23 октября 1999 г.), II Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (г. Аксай Ростовской обл., 24 - 28 сентября 2000 г.), Ш Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (г. Аксай Ростовской обл., 26 - 30 сентября 2001 г.), III Международной научной конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 7-9 февраля 2002 г.), IV Международной научной конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 4-6 февраля 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• на основе результатов атомно-абсорбционной спектрофотометрии произведена оценка содержания Мп и Сг в почвах и растительности Ростовской области и установлены закономерности распределения этих элементов в различных генетических типах почв и группах сельскохозяйственных растений;

• определены региональные предельно допустимые концентрации Мп и Сг для конкретных типов почв и сельскохозяйственных культур;

• путем балансовых расчетов дана количественная оценка привноса -выноса этих элементов в различных типах агроландшафтов.

Практическая ценность работы. Материалы исследований могут быть использованы при мониторинге и экологической оценке состояния агроландшафтов природоохранными и научными организациями, а также позволят сельскохозяйственным предприятиям внести корректировки в схемы внесения удобрений и оптимизации севооборотов. Полученные результаты используются в учебном процессе при подготовке специалистов геоэкологического профиля, а также при преподавании дисциплин по экологии и охране окружающей среды.

Основные защищаемые положения:

• анализ геохимических параметров распределения марганца и хрома в почвах позволяет ранжировать ландшафты по уровню агрогенного преобразования следующим образом: сады и виноградники > орошаемые > полевые богарные;

• физико-химические свойства почв Ростовской области обусловили низкую подвижность Мп и, следовательно, повлекли за собой частое проявление дефицита этого элемента в сельскохозяйственных культурах. Сг в незначительных количествах накапливается во всех культурах;

• биогеохимический подход к определению региональных предельно допустимых концентраций Мп и Сг требует уменьшения значений нормативных содержаний этих элементов по сравнению с общепринятыми

значениями, в связи с возможным ухудшением качества сельскохозяйственной продукции;

• в почвах полевых богарных ландшафтов сложился отрицательный баланс Мп и Сг за счет выноса этих элементов с поверхностным стоком.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 163 страницы. Текст сопровождается 20 таблицами, 24 рисунками. Список использованной литературы содержит 178 наименований.

Диссертационная работа выполнена в Ростовском государственном университете под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора В.Е. Закруткина, которому автор приносит глубокую благодарность за помощь и поддержку на всех этапах работы. Автор выражает свою признательность за оказанную помощь и консультации при работе над диссертацией кандидату географических наук Д.Ю. Шишкиной, доктору географических наук, профессору А.Д. Хаванскому. Автор считает свои долгом поблагодарить доктора географических наук, профессора Б.И. Кочурова за проявленное внимание и научные консультации. Автор также глубоко признательна ЕА. Райко и Т.М. Заболотной за поддержку и практические советы при оформлении диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Эколого-географическое положение, природные факторы, контролирующие миграцию элементов, почвенный покров и ландшафтно-геохимическая структура территории Ростовской области

С целью выделения основных факторов миграции элементов в главе рассмотрены геологическое и геоморфологическое строение, гидрографическая сеть, климатические условия, почвенный покров, естественная растительность, ландшафтно-геохимическая структура, а также эколого-географическое положение территории Ростовской области.

Глава 2. Особенности распределения марганца и хрома в биосфере и их биологическое значение

В главе рассматриваются особенности распределения Мп и Сг в почвообразующих породах, почвах, гидросфере, растительности, а также биологическое значение изучаемых элементов.

Мп отличается активным поглощением и быстрым переносом в растительных организмах. Сг, несмотря на значительные содержания в почвах, доступен растениям весьма в ограниченных количествах. Пределы накопления этих элементов в сельхозкультурах значительно колеблются и обусловлены в большей степени общей экологической обстановкой и видовой принадлежностью растения [Кабата-Пендиас, 1989; Краснокутская, 1990]. Содержание элементов в растении зависит также от фазы его вегетационного развития, от геохимических особенностей почвы и почвоподстилающих пород.

В соответствии с классификацией А.И. Перельмана [1975], рассматриваемые элементы можно сгруппировать следующим образом:

• Мп - водный мигрант, подвижный в восстановительных глеевых условиях и инертный в окислительных и сероводородных, осаждающийся на кислородном и сероводородном барьерах. В степной зоне в условиях щелочной окислительной среды элемент малоподвижен;

• Сг - элемент, малоподвижный в большинстве обстановок, почти не образующий воднорастворимых соединений в ландшафте и входящий, в основном, в состав трудно выветриваемых минералов. Однако в щелочных условиях степной зоны Сг3+ может окисляться с образованием подвижных хроматов (СгО42).

Глава 3. Распределение марганца и хрома в почвенном покрове Ростовской области

3.1. Определение естественного педогеохимического фона

Поскольку агроэкосистемы Ростовской области развиты на месте природных степных ландшафтов, геохимические параметры распределения элементов в почвах последних мы вправе принять как фоновые. Однако высокая хозяйственная освоенность территории практически исключает существование естественных ландшафтов, поэтому для определения фоновых характеристик были использованы результаты опробования пастбищных агроэкосистем, удаленных на значительные расстояния от основных источников загрязнения.

Для определения фоновых характеристик были использованы результаты анализов 212 проб почв пастбищных ландшафтов, отобранных по всей территории области. Распределение фоновых содержаний марганца подчиняется логнормальному закону, хрома - нормальному. Установленные фоновые содержания элементов в почвах естественных ландшафтов Ростовской области составили:

- для валового Мп — 725 мг/кг; для подвижных форм Мп — 11,2 мг/кг;

- для валового Сг - 61,5 мг/кг; для подвижных форм Сг - 0,1 мг/ кг.

3.2. Распределение марганца и хрома в различных генетических типах почв полевых неорошаемых ландшафтов

Далее в ходе исследования все агроландшафты Ростовской области были разделены на следующие типы:

- богарные;

- орошаемые;

- ландшафты многолетних насаждений.

Так как богарные ландшафты занимают 61 % территории области, то они, в свою очередь, были подразделены на группы в соответствии с генетическим типом почвы.

При изучении распределения Мп по площади Ростовской области было выявлено 17 участков с максимальной для почв области концентрацией

элемента в пределах 900 - 980 мг/кг. Большинство из этих участков расположены в северной части области, имеют ограниченную площадь и обнаружены по единичным точкам опробования. Минимальные содержания Мп в почвах (в пределах 380 - 550 мг/кг) приурочены к долине реки Дон и побережьям Таганрогского залива и Цимлянского водохранилища. К северу от реки Дон идет постепенное повышение содержания Мп в почвах до 700 -750 мг/кг. Характер распределения элемента по площади, по нашему мнению, связан с содержанием гумуса в различных типах почв, развитых на территории области.

Исследованиями установлено, что валовые содержания Сг в различных типах почв Ростовской области изменяются от 15 до 140 мг/кг. Средние содержания элемента в черноземах и каштановых почвах составляют 61-68 МГ/КГ. Максимальные содержания Сг (более 100 мг/кг) приурочены к центральной и северной частям области и выявлены, также как и максимальные содержания Мп, в основном в единичных точках опробования. Лишь в северо-западной части области обнаружена линейно-вытянутая зона повышенных (100 - 120 мг/кг) содержаний хрома. Зоны минимальных содержаний Сг (30 - 50 мг/кг) имеют изометричную и линейно-вытянутую форму и располагаются в центральной и западной частях области, а также на ее крайнем юго-востоке. На юго-западе области идет постепенное повышение содержаний хрома в почвах до 70 - 90 мг/кг.

Проанализировав характер распределения валовых Мп и Сг в черноземах, лугово-черноземных и каштановых почвах Ростовской области нами были выстроены следующие ряды накопления.

Ряд накопления для Мп: приазовские черноземы (фоновое содержание для этого типа почв 695 мг/кг) - обыкновенные черноземы (707 мг/кг) -каштановые (711 мг/кг) - лугово-черноземные (718 мг/кг) - предкавказские черноземы (724 мг/кг) - южные черноземы (743 мг/кг).

Ряд накопления для Сг: черноземы южные (фоновое содержание для этого типа почв 60 мг/кг) - предкавказские черноземы (61 мг/кг) -каштановые (62 мг/кг) - обыкновенные черноземы (65 мг/кг) - приазовские (67 мг/кг)-лугово-черноземные почвы (68 мг/кг).

Данные распределения подвижных форм элементов в почвах позволяют составить следующие ряды накопления.

Ряд накопления для Мп: лугово-черноземные (фоновое содержание для этого типа почв 8,3 мг/кг) - черноземы южные (10,3 мг/кг) - черноземы обыкновенные (10,8 мг/кг) - черноземы приазовские (12,7 мг/кг) - черноземы предкавказские (14,4 мг/кг);

Ряд накопления для Сг: лугово-черноземные почвы (фоновое содержание для этого типа почв 0,09 мг/кг) - черноземы приазовские (0.1 мг/кг) - черноземы южные (0,11 мг/кг) - черноземы обыкновенные и предкавказские (0,13 мг/кг).

На основании полученных данных о средних содержаниях Мп и Сг в почвах были рассчитаны, как средневзвешенные значения, почвенные кларки

элементов как в черноземах (717 и 64 мг/кг соответственно), так и в каштановых почвах (712 и 62 мг/кг).

Для того чтобы оценить возможность перехода связанных форм Мп и Сг в подвижные формы нами была определена миграционная активность как отношение валовых и подвижных форм, взятое в процентах. Согласно нашим расчетам, Мп проявляет наибольшую миграционную активность в черноземах предкавказских и черноземах приазовских, а минимальную - в черноземах южных и черноземах обыкновенных. Расчет миграционной активности Сг выявил, что для всех типов почв она имеет невысокие значения и практически не зависит от генетического типа црчв.

Рассчитанный коэффициент агрогенной трансформации, представляющий собой отношение содержания элемента в природном ландшафте к его содержанию в агрогенном и дающий возможность оценить интенсивность привноса или выноса микроэлементов за счет антропогенной деятельности, для богарных ландшафтов области составил: для Мп -1,1; для Сг-1.

Предположение о выносе марганца из пахотного горизонта подтверждается и при сравнении наших данных с опубликованными в разное время литературными данными о содержании элемента в почвах Ростовской области [Акимцев, 1961, 1962; Ковда, 1988]. Как выяснилось, за последние 30-40 лет содержание Мп в почвах области уменьшилось примерно в 1,5 - 2 раза: с 900 - 1250 мг/кг до 490 - 980 мг/кг.

Такое достаточно значительное изменение содержания элемента за сравнительно короткий срок обусловлено, по-видимому, тем, что на данный момент 85,5 % территории Ростовской области занимают земли сельскохозяйственного использования, и, следовательно, идет постепенный вынос Мп из пахотного горизонта с сельскохозяйственной продукцией. Значительную роль в уменьшении количества элементов в почвах играет также сокращение использования минеральных удобрений за последние 10 лет по сравнению с 60-ми - 70-ми годами.

3.3. Распределение марганца и хрома в почвенном покрове орошаемых ландшафтов и ландшафтов многолетних насаждений

Сравнительный анализ содержаний Мп в почвах орошаемых ландшафтов показал, что вариабельность содержаний как подвижных форм Мп, так и валовых, выше, чем в богарных ландшафтах. Средние содержания валового марганца составляют 0,8 от естественного фонового содержания для овощных и 0,57 от естественного фонового содержания для рисовых чеков. Однако количество подвижных форм элемента для этого типа ландшафта характеризуется повышенными, по сравнению с естественным фоном, значениями. При этом возрастает и миграционная активность элемента. Так, в почвах рисовых чеков содержание подвижной формы Мп достигает 174,2 мг/кг, что в 15,5 раз превышает природный фон. Усиление миграции элементов при поливе является распространенным явлением в

практике орошаемого земледелия и отмечено также другими исследователями [Балюк и др., 1994].

Сг в почвах орошаемых ландшафтов, также как и Мп, имеет контрастное распределение. Валовые содержания элемента превышают естественные фоновые значения в 1,4 раза. Доля подвижного Сг по отношению к валу составляет 0,19 %, наибольшими содержаниями подвижных форм отличаются почвы рисовых чеков (2,36 фоновых содержаний), что также указывает на увеличение миграционной способности элемента при орошении.

Ландшафты многолетних насаждений по содержанию как валовых, так и подвижных форм марганца сопоставимы с почвами богарных ландшафтов. В почвах виноградников концентрация Мп колеблется от 400 мг/кг до 600 мг/кг, а в почвах садовых участков достигает максимальных значений (940 мг/кг). Среднее содержание валового Мп для агроландшафтов многолетних насаждений в 1,4 раза ниже естественного фона, максимальные содержания превышают естественный фон в 1,77 раз. Однако в почвах ландшафтов многолетних насаждений, по сравнению с богарными ландшафтами, увеличивается миграционная активность элемента: доля подвижных форм Мп по отношению к валу в почвах садовых участков увеличивается: с 1,65 до 2,23 %.

Анализ содержаний Сг в почвах многолетних насаждений позволил установить, что валовое содержание Сг в них колеблется от 3 до 110 мг/кг, причем для почв садовых участков характерен наибольший разброс значений, о чем свидетельствует достаточно высокий коэффициент вариации (V = 23,68 %). Содержания подвижных форм Сг в почвах садов и виноградников также варьируют достаточно сильно (V =45,1 %), что, по-видимому, обусловлено неоднородностью выборки, состоящей из проб различных типов почв (черноземы южные, приазовские и предкавказские, а также каштановые почвы). Миграционная активность Сг в этих почвах уменьшается как по сравнению с орошаемыми ландшафтами (0,19 %), так и с богарными (0,17 %) и составляет 0,14 %.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что параметры распределения Мп и Сг в почвах орошаемых ландшафтов и ландшафтов многолетних насаждений отличаются от таковых в почвах фоновых участков и богарных ландшафтов. Различие проявляется в усилении миграционной активности обоих элементов в почвах орошаемых ландшафтов и ландшафтов многолетних насаждений, что говорит о переходе элементов в из труднодоступного в легкодоступное для растений состояние, в увеличении концентрации валового хрома, подвижных форм марганца, вариабельности марганца и хрома.

Причиной выявленной дифференциации является агрогенна нагрузка на ландшафты. К факторам агрогенного воздействия относится, прежде всего, орошение, резко меняющее физико-химическую обстановку в почвах и усиливающее миграционную способность элементов.

3.4. Радиальная дифференциация марганца и хрома в почвах

С целью выявления особенностей радиальной дифференциации Мп и Сг в основных типах почв Ростовской области были заложены 14 почвенных разрезов, по которым было отобрано 48 проб. Разрезы делались до материнской породы с таким расчетом, чтобы были выявлены все генетические почвенные горизонты.

В результате сравнительного анализа полученных данных было установлено, что в распределении валового марганца во всех типах черноземов и каштановой почве Ростовской области наблюдается тенденция к более или менее равномерному уменьшению содержаний от пахотного горизонта к материнской породе. Для подвижной формы Мп эта закономерность сохраняется лишь в черноземах приазовских. Для черноземов предкавказских и южных с глубиной идет сначала повышение концентраций подвижной формы Мп, а затем ее резкое падение. В каштановой почве идет постепенное повышение содержания подвижных форм марганца к горизонту С.

Накопление валового Мп в верхних почвенных горизонтах, по нашему мнению, может быть обусловлено достаточно высоким содержанием элемента в опаде, остатках соломы, колосьев и корнях, которые преобразуются в богатый микроэлементами гумус. В черноземах, благодаря постепенному уменьшению содержания гумуса с глубиной, содержание Мп также равномерно снижается. Под влиянием механического воздействия тяжелой сельскохозяйственной техники, в почвенном профиле часто можно обнаружить горизонт «плужной подошвы», который обычно располагается в нижней части пахотного слоя и служит барьером при миграции микроэлементов в профиле [Никифорова, 2001]. Характер распределения марганца в каштановой почве, на наш взгляд, связан с уменьшением, по сравнению с черноземами, количества гумуса и непромывным водным режимом, который обеспечивает накопление в нижней части почвенного профиля целого комплекса легкорастворимых солей.

Распределение по профилю почвы как подвижной формы, так и валового содержания Сг отличается равномерным повышением содержаний от пахотного горизонта к горизонту С, что, по нашему мнению, может определяться достаточно сильной связью элемента с илистым материалом и более слабой - с органическим веществом и карбонатами, что подтверждается опубликованными в разное время литературными данными [Геохимия, 1983; Кабата-Пендиас, 1989; Алексеенко, 2002].

Особенности радиальной дифференциации марганца и хрома находят свое отражение в изменении коэффициента накопления (Кн), представляющего собой отношение содержаний химического элемента в пахотном горизонте к его концентрации в горизонте С. К„ меньше 1, при содержаниях элемента в почвообразующих породах меньших, чем в почвах; К„ больше 1, при содержаниях элемента в почвообразующих породах больших, чем в почвах.

Кн марганца: в черноземах области колеблется в пределах 1,3-2; в каштановых почвах равен 2.

Кн хрома: в черноземах области колеблется от 0,68 до 0,91; в каштановых почвах равен 0,52.

При всей сложности распределения марганца и хрома по почвенным разрезам отмеченные тенденции имеют весьма общий характер и подтверждаются анализом литературных данных, который показал в отношении как валового, так и подвижного марганца достоверное накопление в гумусовых горизонтах, приуроченность второго максимума к горизонту В и четкое уменьшение содержания элемента к горизонту С, а в отношении хрома - равномерное увеличение содержаний от горизонта Апах к горизонту С [Кононова, 1991; Протасова, 1995; Протасова, 1996; Экогеохимия, 1996].

3.5. Латеральная дифференциация марганца и хрома

Для определения связи химического состава почв с рельефом, горными породами и условиями дренажа представляется целесообразным рассмотреть миграцию марганца и хрома в каскадных ландшафтно-геохимических системах (КЛГС).

В Ростовской области, в зависимости от почвообразующих пород, выделяются монолитные почвенно-геохимические катены, подстилаемые слабо дифференцированными по литологическому составу отложениями четвертичного возраста, и гетеролитные почвенно-геохимические катены, образованные на терригенных породах карбона, а также карбонатных породах неогена. В качестве эталонных было принято распределение элементов на водосборах рек Кагальник и Кундрючья, первый из которых представляет монолитную, а второй - гетеролитную почвенно-геохимические катены.

Нами установлено, что латеральное распределение Мп как на водосборе р. Кагальник, так и на водосборе р. Кундрючья характеризуется уменьшением концентраций от водораздела вниз по склону с последующим увеличением и накоплением элемента в нижнем звене КЛГС - пойме рек.

Для латерального распределения Сг на водосборе реки Кагальник выявлено постепенное увеличение содержания элемента от автономного ландшафта к подчиненному, промежуточные значения содержаний Сг приурочены к склонам. В автономном ландшафте водосбора реки Кундрючья формируется зона повышенных значений содержаний элемента.

Распределение элементов в различных звеньях КЛГС в последнее время рассматривалось рядом исследователей [Алексеенко, 2002; Лукьянченко, 2003; Хаванский, 2004]. Анализ геохимических особенностей формирования периодически увлажняемых ландшафтов Нижнего Дона (поймы и дельты) позволил установить, в ландшафтах центральной пологоволнистой и равнинной поймы, за счет осаждения мелких фракций твердого стока реки и биогенного накопления, содержание Мп и Сг увеличивается в 1,2 - 1,7 раза. При увеличении увлажнения ландшафтов

центральной и притеррасной поймы происходит изменение окислительной обстановки в ландшафтах настоящих лугов на восстановительную глеевую, что ведет за собой растворение и снижение концентраций марганца и хрома.

Глава 4. Распределение марганца и хрома в сельскохозяйственных культурах области

4.1. Видовая дифференциация сельскохозяйственных растений по содержанию марганца и хрома

Содержание Мп в сельхозкультурах колеблется в широких пределах: от 9 (подсолнечник) до 300 мг/кг (кормовые травы). Наибольшими средними содержаниями Мп отличаются кормовые травы (85 - 102 мг/кг), наименьшими - зерна кукурузы и семечки подсолнечника (29 и 30 мг/кг соответственно). В целом содержание марганца в различных группах сельскохозяйственных растений увеличивается в следующей последовательности: подсолнечник, зернобобовые (среднее содержание 29 мг/кг) < зерновые (42 мг/кг) < кормовые травы (94 мг/кг).

Содержания Сг в сельхозкультурах изменяются от 0,06 мг/кг (кукуруза) до 1 мг/кг (суданка). Наименьшие средние содержания Сг выявлены в зернах кукурузы (0,14 мг/кг), наибольшие - в листья эспарцета (0,28 мг/кг). В целом средние содержания Сг в различных группах сельскохозяйственных растений увеличиваются в следующем порядке: подсолнечник, зернобобовые (среднее содержание 0,15 мг/кг) < зерновые (0,16 мг/кг) < кормовые травы (0,22 мг/кг).

Кроме того, необходимо отметить видовые особенности зерновых культур в накоплении марганца и хрома. Так, в зерне кукурузы обнаружено меньше Мп по сравнению с зерном пшеницы и ячменя, что соответствует имеющимся литературным данным [Кабата-Пендиас, 1989; Кононова, 1991; Торшин, 1996; Протасова, 1996]. В бобовых наблюдаются более высокие содержания Сг по сравнению с зерновыми культурами, что также подтверждается литературными данными [Ильин, 1982; Ровинский, 1987; Краснокутская, 1990; Сает, 1990; Праздников, 1996].

Анализ содержаний Мп в зерновых культурах, произрастающих на различных генетических типах почв, показал, что наибольшая вариабельность марганца характерна для сельскохозяйственных культур, выращенных на черноземах обыкновенных (51 - 60 %). Наименьшей вариабельностью Мп отличаются пшеница и ячмень, выращенные на каштановых почвах (20 - 21 %).

Для культур, выращенных на черноземах, характерны наибольшие фоновые значения Мп (63 - 65 мг/кг) и верхний предел содержаний (в 160 мг/кг). Злаки на каштановых почвах отличаются наименьшими значениями фоновых содержаний Мп (для пшеницы - 35 мг/кг и для ячменя - 32 мг/кг), максимальное содержание марганца в них составляет 50 мг/кг.

Сравнительный анализ данных о распределении Сг в пшенице и ячмене, произрастающих на различных генетических типах почв, показал,

что наибольшими фоновыми значениями концентраций Сг (0,32 мг/кг и 0,2 мг/кг соответственно) характеризуются злаки, произрастающие на черноземах обыкновенных. В пределах развития черноземов приазовских, предкавказских и южных, а также каштановых почв в пробах пшеницы и ячменя содержание Сг в среднем составляет 0,17 - 0,19 мг/кг. Вариабельность Сг достаточно высокая (23 - 25 %).

Ряд накопления в овощах и фруктах для обоих элементов выглядит следующим образом: вишня < виноград < яблоки < помидоры < капуста < свекла.

Наибольшая концентрация марганца и хрома обнаружена в корнеплодах свеклы (среднее содержание Мп - 219 мг/кг, Сг - 0,4 мг/кг). Свеклу также отличает наименьший разброс значений содержаний элементов. Листья капусты содержат от 13 до 85 мг/кг марганца и от 0,23 до 0,52 мг/кг хрома при средних значениях содержаний элементов 48 и 0,28 мг/кг соответственно. Среднее содержание Мп в яблоках, помидорах, вишне и винограде составляет 7—12 мг/кг, а Сг: 0,19-0,24 мг/кг соответственно.

Для всех культур установлена положительная корреляционная связь между содержанием Мп в растении и концентрацией подвижных форм элемента в почвах. Для Сг выявлена очень слабая корреляция с содержанием подвижных форм элемента в почвах. Корреляционная связь между элементами отсутствует.

Учитывая все приведенные выше данные, можно сделать вывод, что отличительными особенностями сельскохозяйственных культур является более высокое содержание, как марганца, так и хрома в кормовых травах по сравнению с зерновыми культурами, овощами и фруктами. Содержания элементов в зерне пшеницы и ячменя, а также в зеленой массе люцерны соответствовали приведенным в литературе данным. Повышенные содержания элементов для всех культур были обнаружены в единичных точках и не характеризовали всю территорию в целом.

В связи с этим, полученные нами данные о содержании Мп и Сг в сельскохозяйственных культурах могут быть приняты за эталонные и использоваться при наблюдениях за изменениями концентраций элементов в растительности Ростовской области во времени.

4.2. Особенности биоаккумуляции микроэлементов в сельскохозяйственных культурах

Интенсивность поглощения растениями химических элементов оценивалась с помощью коэффициента биологического поглощения (КБП) [Перельман, 1989], а также индекса биоаккумуляции (I,} [Кабата-Пендиас, 1989].

КБП показывает во сколько раз содержание элемента X в золе растения больше, чем в литосфере (или в конкретной горной породе, почве) в целом. Индекс биоаккумуляции рассчитывается как отношение содержаний элемента в сухой массе растения к его валовому фоновому содержанию в почве каждого агроландшафта:

Рассчитанные величины показателей КБП и I для различных сельскохозяйственных культур, выращиваемых на территории области, приведены в таблице 1.

Анализ величин показателей КБП и I позволяет утверждать, что интенсивнее всего как Мп, так и Сг накапливаются в кормовых травах. Из зерновых культур наибольшим накоплением Мп характеризуется рис, наименьшим - рожь. Пшеница и ячмень в равной степени накапливают оба элемента.

Таблица 1.

I и КБП марганца и хрома в сельскохозяйственных культурах

Ростовской области

Культуры I. КБП

Мп | Сг Мп | Сг

Зерновые культуры

Пшеница 0,061 0,0026 2,75 0,115

Ячмень 0,058 0,0028 0,85 0,066

Рожь 0,052 0,0026 0,91 0,052

Рис 0,111 0,0032 1,84 0,054

Кормовые травы

Люцерна 0,117 0,0034 0,79 0,025

Суданка 0,127 0,0041 1,12 0,045

Эспарцет 0,141 0,0046 1,39 0,067

Овощи и фрукты

Виноград 0,034 0,0027 0,33 0,020

Вишня 0,021 0,0026 0,23 0,021

11омидоры 0,032 0,0031 0,43 0,025

Капуста 0,029 0,0034 0,72 0,041

Свекла 0,197 0,0043 2,19 0,065

Яблоки 0,031 0,0030 1,43 0,031

Во всех сельскохозяйственных культурах, за исключением пшеницы, не отмечено усиления биологического поглощения Сг (КБП = 0,025 - 0,067), т.е. хром по нашим данным остается в группе слабого и очень слабого захвата. Для пшеницы же КБП Сг равен 0,115 и элемент, в данном случае, переходит в группу слабого накопления и среднего захвата.

Для Мп отмечено усиление биологического поглощения у пшеницы (КБП = 2,7), риса (КБП = 1,84) и эспарцета (КБП = 1,39), рассчитанные коэффициенты которых позволяют говорить о переходе элемента из группы слабого накопления и среднего захвата в группу элементов сильного накопления.

Из овощей и фруктов интенсивнее всего как Мп, так и Сг накапливает свекла и яблоки. КБП Мп для свеклы составляет 2,19, что позволяет говорить, в данном случае, о переходе Мп в группу элементов сильного захвата.

Суммирование индекса биоаккумуляции и коэффициента биологического поглощения дает основание для дифференциации культур по

интенсивности вовлечения элементов в биогенную миграцию. Наименее активно биогенная миграция осуществляется во ржи. Наиболее интенсивно изучаемые элементы включаются в миграцию в таких культурах как рис, люцерна, суданка, эспарцет, свекла, капуста. Виноград, вишня и помидоры слабо накапливают Мп и Сг.

4.3. Проявление дефицита Мп и Сг в сельскохозяйственных культурах

С целью выяснения возможного дефицита содержаний Мп и Сг в сельхозкультурах области, опираясь на приведенные в литературе данные [Ильин, 1982; Степанова, 1982; Кабата-Пендиас,1989; Краснокутская, 1990; Кононова, 1991], в качестве пороговых концентраций, разграничивающих области нормальных и дефицитных значений, нами были приняты следующие содержания элементов:

Мп - 45 мг/кг - для кормовых трав;

25 мг/кг - для остальных культур. Сг - 0,1 мг/кг - для всех видов культур.

При сравнении содержаний Мп и Сг в растительности Ростовской области с пороговыми концентрациями установлено, что кормовые травы практически не ощущают дефицита микроэлементов. Недостаток Мп и Сг проявляется соответственно в 10 % и 8 % проб люцерны, в 11 % и 6 % проб суданки, 9 % и 5 % проб эспарцета.

Недостаток Сг испытывают 4 - 9 % зерновых культур, 3 - 7 % проб овощей и фруктов. Наибольший дефицит Сг испытывает кукуруза - 14 % проб. Анализ пространственного распространения дефицита Сг дает следующую картину: абсолютно не испытывают недостатка в хроме пшеница, выращенная на каштановых почвах, и ячмень, выращенный на черноземах приазовских. На остальных подтипах почв нехватка Сг обнаруживается в 2 - 6 % проб.

Дефицит Мп характерен для всех зерновых культур, а также овощей и фруктов, выращенных на территории Ростовской области. Недостаток Мп проявляется в 41 % проб пшеницы, 39 % проб ячменя, 20 % проб ржи, 44 % проб подсолнечника, 54 % проб кукурузы. Меньше всего нехватку марганца ощущает рис, что связано, по-видимому, с технологией его выращивания.

Если сравнивать распространение марганцевого дефицита по почвенным подтипам становится очевидно, что наибольший дефицит испытывают пшеница и ячмень, выращенные на черноземах приазовских и каштановых почвах (41 - 46 % проб). На остальных подтипах черноземов дефицит Мп проявляется в 29 - 38 % проб. Сопоставляя полученные данные с фактом низкой подвижности Мп в этих почвах, можно сделать вывод о том, что негативное влияние на поступление элемента в растения оказывает как щелочная реакция среды (рН 7,8 - 8,4), так и наличие карбонатов и большого количества органического вещества.

Глава 5. Оценка степени загрязнения агроландшафтов Ростовской области марганцем и хромом

5.1. Загрязнение почвенного покрова области

Основным критерием загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) химических элементов в почвах. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химического вещества в почве, так как критерии, используемые при их научном обосновании, отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения [Методические..., 1987].

Согласно существующим нормам ПДК в почвах для подвижных форм Мп, извлекаемого ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8, составляет 700 мг/кг, для Сг - 6 мг/кг. Предельно допустимые концентрации валовых содержаний элементов в почвах по данным разных авторов представлены в таблице 2.

В результате проведенных исследований установлено, что уровень содержания Мп в почвенном покрове на всей территории области, независимо от типа почв и формы сельскохозяйственного использования, характеризуется как допустимый. Максимальные содержания валового Мп во всех типах почв составляют 0,62 - 0,65 ПДК. Максимальные содержания подвижной формы Мп, обнаруженные в почвах орошаемых ландшафтов, составляют 0,25 ПДК. Очевидно, что почвы обеднены как валовой, так и подвижной формами марганца.

Таблица2

ПДК валовых содержаний Мп и Сг в почвах по данным разных авторов

Автор Элемент Кабата-Пендиас, 1989 Методиче ские..., 1987 Порядок..., 1993 К1оке, 1974 Глпгоп, 1978

Мп 1500 1500 1500 - -

Сг 100 - 90 100 75

Содержания Сг на участках с минимальной агрогенной нагрузкой (богарные ландшафты) соответствуют допустимому уровню, а на участках сильного агрогенного воздействия (орошаемые агроландшафты) - низкому уровню загрязнения (от ПДК до 2,5 ПДК). Содержание валового Сг в почвах области, по сравнению с предельно допустимыми концентрациями, превышает нормативы в 1,2 - 1,4 раза. Следует отметить, что ни для одного генетического типа почв области не установлено содержаний подвижной формы Сг, превышающих ПДК.

Таким образом, загрязнение почв Ростовской области можно оценить как невысокое по уровню. В основном, это единичные точки повышенного содержания Сг на фоне общего достаточно низкого содержания элемента. Учитывая непосредственную приуроченность повышенных содержаний Сг к овощным агроландшафтам, можно прогнозировать возможные зоны распространения загрязнения почв этим элементом. Однако при проведении мероприятий по восстановлению загрязненных земель и предотвращению их дальнейшего загрязнения могут возникнуть определенные трудности из-за принадлежности овощных агроландшафтов частным хозяйствам, где нерегламентированное применение удобрений ведет к повышению в почвах элементов-примесей.

5.2. Загрязнение сельскохозяйственных культур

Для оценки степени загрязненности зерновых и кормовых культур области были использованы следующие величины ПДК элементов в растительности: для Мп - 500 мг/кг; для Сг-0,2мг/кг.

В сельскохозяйственной продукции содержания марганца далеки от ПДК. Концентрация марганца в кормовых травах и свекле, отличающихся повышенными содержаниями элемента в силу своих физиологических особенностей, укладывается в пределы нормального содержания (до 300 мг/кг) и не превышает предельно допустимых количеств. В целом, сельскохозяйственная продукция не только не содержит концентраций Мп, превышающих границы нормальных содержаний, но и, как было сказано ранее, испытывает достаточно сильный дефицит элемента.

Содержания Сг, по сравнению с предельно допустимой концентрацией, превышают установленный норматив (0,2 мг/кг) во всех сельскохозяйственных культурах. В зерне ячменя содержится элемента до 1,7 ПДК, пшеницы - до 2 ПДК, в зернах кукурузы - до 2,5 ПДК. Кормовые травы, овощи и фрукты содержат еще большее количество Сг: в листьях люцерны и эспарцета, в корнеплодах свеклы - до 4 ПДК, в листьях суданки -до 5 ПДК, в вишне, помидорах, капусте и яблоках - до 2,8 ПДК. Однако, если принять за нормальное количество Сг содержания в пределах 0,1 - 0,5 мг/кг [Кабата-Пендиас, 1989], то концентрация металла в зерновых культурах, овощах и фруктах области укладывается в указанные рамки и не вызывает опасений. Содержание Сг в кормовых культурах и свекле в этом случае незначительно превышает верхние пороговые значения, но, в то же время, далеко от уровня фитотоксичности в 10 мг/кг.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что сельскохозяйственные культуры Ростовской области абсолютно не загрязнены Мп, а в случае Сг содержания элемента в сельхозпродукции очень далеки от уровня фитотоксичности для растений.

5.3. Нормирование Мп и Сг в агроландшафтах Ростовской области

Все вышеизложенное подтверждает тот факт, что необходим принципиально иной подход к определению величины ПДК. Исследования

последнего времени показали, что жесткое нормирование содержания в почве тяжелых металлов невозможно. ПДК должно рассчитываться для определенного генетического типа почвы, произрастающей на нем продукции в пределах отдельно взятого локального участка.

Для обоснования теоретических аспектов разработки региональных ПДК тяжелых металлов в почве на основе биогеохимических критериев необходимо провести анализ закономерностей распределения химических элементов в системе почва - растение.

В соответствии с методикой, предложенной проф. В.Е. Закруткиным, нами был рассчитан нормированный коэффициент биологического накопления поглощения (представляющий собой отношение содержания элемента в растительности минус ПДК к содержанию элемента в почве: Кбн = (Ср - ПДК) / Сп) и построены графики зависимости содержания в растительности от содержания в почвах.

В качестве эталонной культуры для определения РПДК нами была выбрана озимая пшеница, выращенная на черноземах и каштановых почвах Ростовской области.

Рисунок 1. Зависимость Кбн Мп в пшенице от содержания в черноземах Ростовской области.

Рисунок 2. Зависимость Кбн Сг в пшенице от содержания в черноземах Ростовской области.

Рисунок 3. Зависимость Кбн Мп в пшенице от содержания в каштановой почве Ростовской области

Рисунок 4. Зависимость Кбн Сг в пшенице от содержания в каштановых почвах Ростовской области

Так как зависимость Ср от Сп часто носит нелинейных характер, однозначно построить графики не представляется возможным. В нашем случае все точки величин Кбн легли на некое поле значений и можно провести линию тренда и определить значение региональной предельно допустимой концентрации (РПДК) элементов в почвах как абсциссу точки пересечения усредняющей кривой с линией Кбн = 0, а также решив уравнение регрессии, где значение РПДК равняется X.

Рассчитанные РПДК для озимой пшеницы, выращенной на территории области, составили:

• для Мп: в черноземах - 1250 мг/кг; в каштановых почвах ~ 1400 мг/кг;

• для Сг: в черноземах и в каштановых почвах ~ 70 мг/кг.

Следует отметить, что нормирование предельно допустимого содержания Сг на уровне 75 мг/кг предлагают и другие исследователи Щтоп, 1978]

Глава 6. Баланс миграционных потоков элементов в агролавдшафтах Ростовской области

Все приведенные нами сведения о содержании тяжелых металлов в почве и растительности Ростовской области объективно характеризуют ситуацию на сегодняшний день. Однако очень важно разработать прогноз изменений содержаний тяжелых металлов в сельскохозяйственных объектах, чтобы обоснованно проводить профилактические мероприятия по

недопущению химического загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции.

Для этого нами был подсчитан баланс элементов. Для расчета баланса Мп и Сг нами были использованы данные эколого-геохимических исследований на водосборах рек Кагальник и Кундрючья, первый из которых представляет массоперенос в сельскохозяйственной зоне, а второй - баланс элементов в зоне интенсивного промышленного производства.

Уравнение подсчета баланса выглядит следующим образом: Б = 2 [Атмосферные осадки (твердые + жидкие) + Удобрения (мин. + орг.) + Припахивание] - £ (Эрозия + Урожай),

Для расчета количества Мп и Сг, попадающих в почву с удобрениями, были использованы данные о фактических дозах внесения удобрений в пахотные угодья Ростовской области. В качестве средней многолетней дозы внесения был принят уровень 1991 года, когда, количество применяемых удобрений снизилось по сравнению с 80-ми годами, но еще не достигло таких рекордно низких значений, как в конце 90-х.

Вынос элемента с биомассой напрямую зависит от его содержаний в культуре и величины урожая. Для подсчета бралась озимая пшеница -доминирующая сельскохозяйственная культура в области с урожайностью в среднем 30,6 ц/га.

В результате расчетов для Кагальницкого водосбора получаем отрицательный баланс как марганца, так и хрома: за год с водосбора отчуждается с урожаем и выносится с поверхностным стоком на 242,6 г/га Мп и 40,7 г/га Сг больше, чем привносится с удобрениями, атмосферными осадками и в результате припахивания (таблица 3).

Таблица 3.

Баланс Мп и Сг в полевых неорошаемых ландшафта водосборов рек

Кагальник и Кундрючья

Элементы Поступление в верхний почвенный горизонт, г/га Вынос из почвы, г/га Баланс, г/га

Атмосферные выпадения Удобрения Припахивание ее 5 5 и С урожаем С поверхност ным стоком ее 2 3 ^ и

и 1 <о р 8 £ 4 5 к минераль ные органи ческие

Водосбор реки Кагальник

Мп 77,6 24,3 208,0 825,0 2102,5 3237,4 410,0 3070,0 3480,0 -242,6

Сг 16,8 25,0 3,0 27,9 178,4 251,1 2,8 289,0 291,8 -40,7

Водосбор реки Кундрючья

Мп 168,2 24,3 208,0 825,0 I 4084,4 5309,9 144,8 5220,0 5364,8 -54,9

Сг 46,0 25,0 3,0 27,9 | 606,5 708,4 1,0 717,0 718,0 -10,4

На Кундрюченском водосборе в поступлении элементов на поверхность почвы аэральный поток играет гораздо большую роль, чем на

Кагальницком водосборе, т.к. в условиях Кагальницкого водосбора физическая масса и химический состав пыли, в основном, формируются за счет почвенных частиц. В основных «поставщиках» пыли на Кундрюченский водосбор - городах Красном Сулине и Зверево - наибольший вклад в загрязнение атмосферы пылью принадлежит Несветаевской ГРЭС и металлургическому заводу, а также отвалам горных пород, мелкодисперсная пыль которых обогащена токсичными микроэлементами.

Сравнение приходной и расходной частей баланса Мп и Сг на водосборе реки Кундрючья показывает, что баланс также отрицательный (за год с водосбора отчуждается с урожаем и выносится с поверхностным стоком на 54,9 г/га Мп и 10,4 г/га Сг больше, чем привносится с удобрениями, атмосферными осадками и в результате припахивания).

Следовательно, можно сделать вывод, что непосредственной опасности загрязнения почв Ростовской области не наблюдается, но ненормированное применение средств химизации без должного контроля за их составом и отсутствие современных очистных сооружений на предприятиях может существенно снизить качество сельскохозяйственной продукции вследствие избыточного накопления элементов в почвах.

Следует также подчеркнуть, что расчеты проведены с помощью усредненных показателей на уровне района. Это дает возможность в общих чертах оценить поступление Мп и Сг на поверхность почв, но для постоянного контроля накопления элементов в почве и поступления их в растения следует проводить балансовые расчеты на уровне отдельных хозяйств.

Заключение

В результате проведенных исследований установлено:

1. Для различных генетических типов почв богарных ландшафтов Ростовской области характерно пониженное содержание Мп по сравнению с природным фоном; значения содержаний Сг сопоставимы с фоновыми значениями концентраций. По содержанию Мп и Сг почвы малоконтрастны;

2. Подвижные формы Мп и Сг прочно закрепляются в высокогумусных карбонатных почвах области. Достоверная корреляционная связь между валовым содержанием и подвижными формами металлов отсутствует. По общепринятым нормативам почвы в отношении Мп оцениваются как недостаточно обеспеченные элементом для нормального развития растений;

3. Параметры и закономерности распределения Мп и Сг в почвах орошаемых ландшафтах и ландшафтах многолетних насаждений отличаются от фоновых характеристик и закономерностей распределения элементов в почвах полевых богарных ландшафтов. Различие проявляется в увеличении концентраций валового Сг, подвижных форм Мп, вариабельности обоих элементов, а также в усилении их миграционной способности в почвах орошаемых ландшафтах и ландшафтах многолетних насаждений. Причина заключается в повышенной агрогенной нагрузке на ландшафт;

4. Распределение элементов по почвенным профилям характеризуется уменьшением содержаний Мп и увеличением содержаний Сг с глубиной. Такое распределение не зависит от типа почвы и характерно как для черноземных, так и для каштановых из разновидностей. В общих чертах распределение подвижных форм Мп и Сг по профилю почвы повторяет распределение валовых и зависит от содержания в почве органического вещества, глинистых частиц, а также от концентрации элементов в почвообразующих породах;

5. В сельскохозяйственных культурах Ростовской области увеличение концентраций Мп и Сг идет в следующей последовательности: подсолнечник и зернобобовые - зерновые культуры - кормовые трав. Такое распределение Мп и Сг зависит от видовых особенностей растений и от общего количества валовых содержаний и подвижных форм элементов в почвах. Содержание Мп и Сг в овощах варьируется в широких пределах и зависит от того, какая часть растения непосредственно идет в пищу человеку и животным: корнеплоды (в частности свекла) содержат максимальное количество элементов, так как корневая система является основным «депо» для накопления микроэлементов. Плоды содержат гораздо меньшие количества Мп и Сг, листья занимают промежуточное положение, в связи с тем, что они накапливают микроэлементы не только поступающие по корневой системе, но и аккумулируют тяжелые металлы, попадающие на поверхность листьев с пылью и атмосферными осадками;

6. Для всех: зерновых культур, фруктов и овощей области, за исключением корнеплодов и листовых овощей, характерен дефицит Мп. Наиболее необеспеченной зерновой культурой является пшеница. Кормовые травы, листовые овощи (капуста) и корнеплоды накапливают Мп, о чем свидетельствует величина коэффициента биологического поглощения. Дефицит Сг сельскохозяйственные культуры области не ощущают;

7. Эколого-геохимическая оценка почв Ростовской области, проведенная на основании существующих ПДК, позволяет говорить о том, что содержание валового Мп и его подвижных форм не превышает установленных нормативов. Для Сг загрязнение почв можно оценить как невысокое по уровню. Все сельскохозяйственные культуры не загрязнены Мп, а в случае Сг содержания элемента в сельскохозяйственной продукции очень далеки от уровня токсичности для растений;

8. На основании существующих нормативов на содержание элементов в овощах, крупах и хлебе общепринятые ПДК Мп и Сг в почвах требуют корректировки. Предложенные нами региональные ПДК для конкретной сельскохозяйственной культуры и типа почвы, адекватно отражают эколого-геохимическую ситуацию в области и позволяют выделить почвы, неблагополучные с точки зрения «чистоты» выращиваемой сельскохозяйственной продукции;

9. В почвах полевых богарных ландшафтов Ростовской области складывается отрицательный баланс Мп и Сг вследствие того, что вынос элементов с поверхностными водами и сельскохозяйственной продукцией

превышает привнос в результате припахивания, внесения удобрений и атмосферными осадками.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Заболотная О.Н. Распределение марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области // Международный симпозиум по прикладной геохимии стран СНГ. Тезисы докладов. - М.: РАН, 1997. - с. 210 (в соавторстве с Закруткиным В.Е., Шишкиной Д.Ю.).

2. Заболотная О.Н. Распределение марганца и хрома в почвах Ростовской области // Научная конференция аспирантов и соискателей. Тезисы докладов. - Ростов-на-Дону, 1997. - с. 41.

3. Заболотная О.Н. Особенности распределения марганца в почвах и сельхозкультурах Ростовской области // II Международный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика МА Усова «Проблемы геологии и освоения недр». Тезисы докладов. - Томск, 1998. - с. 81-82.

4. Заболотная О.Н. Особенности распределения хрома в почвах и сельхозкультурах Ростовской области // III Международный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». Тезисы докладов. - Томск, 1999. - с. 123-125.

5. Заболотная О.Н. Биогеохимия меди, цинка и марганца в агроландшафтах Ростовской области // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы II Международной научной конференции. - Т. 2. - Новочеркасск, 1999. - с. 42 -46 (в соавторстве с Закруткиным В.Е., Шишкиной Д.Ю.).

6. Заболотная О.Н. Баланс миграционных потоков марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы III Международной научной конференции, посвященной 100-летию профессора А.В. Пэка. - Т. 2. - Новочеркасск, 2002. - с. 181 - 186 (в соавторстве с Закруткиным В.Е.).

7. Заболотная О.Н. К проблеме нормирования содержаний марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы III Международной научной конференции, посвященной 100-летию профессора А.В. Пэка. -Т. 2. - Новочеркасск, 2002. - с. 210-214.

8. Заболотная О.Н. Хром в почвах и сельскохозяйственной растительности Ростовской области // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы IV Международной научной конференции. - Т. 3. - Новочеркасск, 2004. - с. 178 -184.

Подписано в печать 28.04. 2004 г. Формат 60 х 90 '/16 Бумага офсетная. Печать оперативная. Уч. печ. л. 1.63. Тираж 100 экз. Заказ № 47-2280.

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) Центр оперативной полиграфии ЮРГТУ(НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, тел. 55-222

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Заболотная, Ольга Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

I ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ, ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ МИГРАЦИЮ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯКТУРА ТЕРРИТОРИИ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

1.1. Эколого-географическое положение территории области.

1.2. Природные факторы, контролирующие миграцию элементов.

1.2.1. Геологическое строение территории Ростовской области.

1.2.2. Почвообразующие породы области.

1.2.3. Рельеф территории области.

1.2.4. Климатические условия территории области.

1.2.5. Гидрографическая сеть области. t 1.2.6. Естественная растительность области.

1.3. Почвенный покров территории области.

1.4. Ландшафтно-геохимическая структура территории.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА И

ХРОМА В БИОСФЕРЕ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ.

2.1. Марганец и хром в почвообразующих породах и почвах.

2.2. Марганец и хром в гидросфере.

2.3. Марганец и хром в растительности.

2.4. Биологическое значение марганца и хрома.

2.5. Факторы миграции микроэлементов в ландшафтах.

ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ХРОМА В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

1 3.1. Определение естественного педогеохимического фона.

3.2. Распределение марганца и хрома в различных генетических типах почв полевых неорошаемых ландшафтов.

3.3. Распределение марганца и хрома в почвенном покрове орошаемых ландшафтов и ландшафтов многолетних насаждений.

3.4. Радиальная дифференциация марганца и хрома в почвах Ростовской области.

3.5. Латеральная дифференциация марганца и хрома.

ГЛАВА 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ХРОМА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУРАХ ОБЛАСТИ.

4.1. Видовая дифференциация сельскохозяйственных растений по содержанию марганца и хрома.

4.1.1. Распределение марганца и хрома в зерновых культурах.

4.1.2. Распределение марганца и хрома в кормовых травах.

4.1.3. Распределение марганца и хрома в овощах и фруктах.

4.2. Особенности биоаккумуляции микроэлементов в сельскохозяйственных культурах.

4.3. Проявление дефицита МпиСгв сельскохозяйственных культурах.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ МАРГАНЦЕМ И ХРОМОМ.

5.1. Загрязнение почвенного покрова области.

5.2. Загрязнение сельскохозяйственных культур.

5.3. Нормирование марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области.

ГЛАВА 6. БАЛАНС МИГРАЦИОННЫХ ПОТОКОВ ЭЛЕМЕНТОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимия марганца и хрома в агроландшафтах Ростовской области"

Актуальность темы.

В настоящее время, в связи с интенсивным развитием промышленности, транспорта, широким использованием минеральных удобрений в сельском хозяйстве, одним из актуальных вопросов геохимии стало определение безопасных содержаний химических элементов в почвах, почвоподстилающих породах и растительности, выполненное не на глобальном и региональном уровнях, а для локальных участков с определенными закономерностями, сложившимися в экономическом развитии. В связи с этим, Ростовская область - равнинная территория с длительной и сложной геохимической историей - представляет собой очень интересный объект для изучения, являясь, с одной стороны, одним из крупнейших аграрных регионов страны, характеризующимся высокопроизводительным сельским хозяйством, а с другой - зоной развитой индустрии с интенсивным техногенным воздействие на среду. Сельскохозяйственные площади области представлены, в основном, пахотными угодьями, окружающими промышленные центры. Добыча каменного угля в зоне открытого Донбасса, предприятия металлургической, химической, машиностроительной промышленностей, Новочеркасская ГРЭС, наряду с интенсивной химизацией сельского хозяйства являются основными поставщиками микроэлементов, зачастую не характерных, с точки зрения геохимии, для почв и почвоматеринских пород области. В данных условиях выяснение характера распределения и явлений дефицита или избытка микроэлементов в почвенном и растительном покровах Ростовской области является актуальной научной задачей.

В настоящее время особенно возрос интерес к тяжелым металлам, обладающим, с одной стороны, токсическим действием, а с другой -являющихся необходимым условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности живых организмов. Поэтому представляется интересным оценить содержание в почвах и растительности Ростовской области таких тяжелых металлов, как марганец и хром, важность которых для жизнедеятельности организмов несомненна, а миграция в щелочных условиях степи затруднена. Изменение условий среды (орошение, внесение удобрений) способствует переходу элементов в легкодоступное для растений состояние, что может привести к накоплению марганца и хрома в сельскохозяйственных культурах и, в конечном итоге, представлять опасность для человека. Поэтому одной из актуальнейших задач является изучение распределения марганца и хрома в различных типах агроландшафтов Ростовской области, а также количественная оценка геохимических потоков металлов с целью последующего использования полученных данных в природоохранных и сельскохозяйственных мероприятиях.

Цель работы.

Изучение геохимических закономерностей распределения Мп и Сг в почвах и сельскохозяйственных культурах Ростовской области.

Основные задачи исследований:

- изучить поведение Мп и Сг в различных генетических типах почв и группах сельскохозяйственных растений, установить закономерности радиального и латерального распределения элементов;

- дать эколого-геохимическую характеристику почвенного покрова территории Ростовской области, а также оценку выращиваемой на нем сельскохозяйственной продукции с точки зрения безопасности употребления в пищу;

- определить региональные предельно допустимые концентрации Мп и Сг в почвах агроландшафтов на основе санитарно-гигиенического нормирования содержаний элементов в сельскохозяйственных культурах;

- дать количественную оценку привноса - выноса металлов в агроландшафтах области.

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертации положены материалы, собранные при проведении комплексных полевых эколого-геохимических работ, выполненных коллективом кафедры геоэкологии и прикладной геохимии геолого-географического факультета РГУ под руководством профессора Закруткина В. Е. в 1994 - 2002 годах. Автор принимала непосредственное участие в полевых исследованиях на территории Ростовской области, подготовке проб к анализам, а также в статистической обработке результатов анализов. Автором изучена, проанализирована и использована в работе обширная ретроспективная информация по изучаемой проблеме, а также фондовые материалы Южного государственного унитарного геологического предприятия «Южгеология».

В результате полевых работ было отобрано 2366 педогеохимических проб, в том числе 48 по почвенным разрезам, и 1960 - биогеохимических проб. Химические анализы проб почв и растительности на содержание Мп и Сг были выполнены в Бронницкой геолого-геохимической экспедиции Института минералогии, геохимии и кристаллографии редких элементов (ИМГРЭ) методом атомно-абсобционной спектрофотометрии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Научной конференции аспирантов и соискателей РГУ (Ростов-на-Дону, 1997), II Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (ТомПИ, Томск, 6-11 апреля 1998 г.), открытом Конкурсе на лучшую научную работу студентов и аспирантов по проблемам экологии «Экология - Безопасность - Жизнь» в Вузах г. Ростова-на-Дону и Ростовской области (Ростов-на-Дону, май 1999 г.), I Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (ст. Мелиховская Ростовской обл., 25 - 29 сентября 1999 г.), III Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр»

ТомПИ, Томск, 9-14 апреля 1999 г.), II Международной научной конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 21-23 октября 1999 г.), II Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (г. Аксай Ростовской обл., 24 -28 сентября 2ООО г.), III Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (г. Аксай Ростовской обл., 26 - 30 сентября 2001 г.), III Международной научной конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 7-9 февраля 2002 г.), IV Международной научной конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 4-6 февраля 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Научная новизна работы.

• на основе результатов атомно-абсорбционной спектрофотометрии произведена оценка содержания Мп и Сг в почвах и растительности Ростовской области и установлены закономерности распределения этих элементов в различных генетических типах почв и группах сельскохозяйственных растений;

• определены региональные предельно допустимые концентрации Мп и Сг для конкретных типов почв и сельскохозяйственных культур;

• путем балансовых расчетов дана количественная оценка привноса - выноса этих элементов в различных типах агроландшафтов.

Практическая ценность работы.

- Материалы исследований могут быть использованы при мониторинге и экологической оценке состояния агроландшафтов природоохранными и научными организациями;

- Полученные результаты позволят сельскохозяйственным предприятиям внести корректировки в схемы внесения удобрений и оптимизации севооборотов;

- Данные исследования используются в учебном процессе при подготовке специалистов геоэкологического профиля, а также при преподавании дисциплин по экологии, географии почв и охране окружающей среды. Основные защищаемые положения:

• анализ геохимических параметров распределения марганца и хрома в почвах позволяет ранжировать ландшафты по уровню агрогенного преобразования следующим образом: сады и виноградники > орошаемые > полевые богарные;

• физико-химические свойства почв Ростовской области обусловили низкую подвижность Мп и, следовательно, повлекли за собой частое проявление дефицита этого элемента в сельскохозяйственных культурах. Сг в незначительных количествах накапливается во всех культурах;

• биогеохимический подход к определению региональных предельно допустимых концентраций Мп и Сг требует уменьшения значений нормативных содержаний этих элементов по сравнению с общепринятыми значениями, в связи с возможным ухудшением качества сельскохозяйственной продукции;

• в почвах полевых богарных ландшафтов сложился отрицательный баланс Мп и Сг за счет выноса этих элементов с поверхностным стоком.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 163 страницы. Текст сопровождается 20 таблицами, 24 рисунками. Список использованной литературы содержит 178 наименований.

Диссертационная работа выполнена в Ростовском государственном университете под руководством доктора геолого-минералогических наук профессора Закруткина В.Е., которому автор приносит глубокую благодарность за помощь и поддержку на всех этапах работы. Автор выражает свою признательность за оказанную помощь и консультации при работе над диссертацией кандидату географических наук Шишкиной Д.Ю., доктору географических наук профессору Хаванскому А.Д. Автор считает свои долгом поблагодарить доктора географических наук ИГ РАН Кочурова Б.И. за проявленное внимание и научные консультации. Автор также глубоко признательна Райко Е.А. и Заболотной Т.М. за поддержку и практические советы при оформлении диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Заболотная, Ольга Николаевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено:

1. Для различных генетических типов почв богарных ландшафтов Ростовской области установлено пониженное содержание Мп по сравнению с природным фоном; значения содержаний Сг сопоставимы с фоновыми значениями концентраций. По содержанию Мп и Сг почвы малоконтрастны;

2. Подвижные формы Мп и Сг прочно закрепляются в высокогумусных карбонатных почвах области. Достоверная корреляционная связь между подвижными и валовыми формами металлов отсутствует. По общепринятым нормативам почвы в отношении Мп оцениваются как недостаточно обеспеченные элементом для нормального развития растений;

3. Параметры и закономерности распределения Мп и Сг в почвах орошаемых ландшафтах и ландшафтах многолетних насаждений отличаются от фоновых характеристик и закономерностей распределения элементов в почвах полевых богарных ландшафтов. Различие проявляется в увеличении концентраций валового Сг, подвижных форм Мп, увеличении вариабельности обоих элементов, а также в усилении их миграционной способности. Причина заключается в повышенной агрогенной нагрузке на ландшафт (орошение и обработка многолетних насаждений металлсодержащими пестицидами в борьбе с болезнями растений);

4. Распределение элементов по почвенным профилям характеризуется уменьшением содержаний Мп и увеличением содержаний Сг с глубиной. Такое распределение не зависит от типа почвы и характерно как для черноземных, так и для каштановых почв. В общих чертах распределение подвижных форм Мп и Сг по профилю почвы повторяет распределение валовых и зависит от содержания в почве органического вещества, глинистых частиц, а также от концентрации элементов в почвообразующих породах;

5. В сельскохозяйственных культурах Ростовской области увеличение концентраций Мп и Сг идет в следующей последовательности: подсолнечник и зернобобовые - зерновые культуры - кормовые трав. Такое распределение Мп и Сг зависит от видовых особенностей растений и от общего количества подвижных и валовых форм элементов в почвах. Содержание Мп и Сг в овощах варьируется в широких пределах и зависит от того, какая часть растения непосредственно идет в пищу человеку и животным: корнеплоды (в частности свекла) содержат максимальное количество элементов, так как корневая система является основным «депо» для накопления микроэлементов. Плоды содержат гораздо меньшие количества Мп и Сг, листья занимают промежуточное положение, в связи с тем, что они накапливают микроэлементы не только поступающие по корневой системе, но и аккумулируют тяжелые металлы, попадающие на поверхность листьев с пылью и атмосферными осадками;

6. Для всех зерновых культур, фруктов и овощей области, за исключением корнеплодов и листовых овощей, характерен дефицит Мп. Наиболее необеспеченной зерновой культурой является пшеница. Кормовые травы, листовые овощи (капуста) и корнеплоды накапливают Мп, о чем свидетельствует повышение коэффициента биологического поглощения и переход металла в группу элементов сильного накопления. Дефицит Сг сельскохозяйственные культуры области не ощущают;

7. Эколого-геохимическая оценка почв Ростовской области, проведенная на основании существующих ПДК, позволяет говорить о том, что содержание валовых и подвижных форм Мп не превышает установленных нормативов. Для Сг загрязнение почв можно оценить как локальное и невысокое по уровню. Все сельскохозяйственные культуры не загрязнены Мп, а в случае Сг содержания элемента в сельскохозяйственной продукции очень далеки от уровня токсичности для растений;

8. На основании существующих нормативов на содержание элементов в овощах, крупах и хлебе общепринятые ПДК Мп и Сг в почвах требуют корректировки. Предложенные региональные ПДК, разработанные на основе методики профессора Закруткина В.Е. для конкретной сельскохозяйственной культуры и типа почвы, адекватно отражают эколого-геохимическую ситуацию в области и позволяют выделить почвы, неблагополучные с точки зрения «чистоты» выращиваемой сельскохозяйственной продукции;

9. В почвах полевых богарных ландшафтов Ростовской области складывается отрицательный баланс Мп и Сг, вследствие выноса элемента поверхностными водами и сельскохозяйственной продукцией.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Заболотная, Ольга Николаевна, Ростов-на-Дону

1. Агеев В.Н., Вальков В.Ф., Чешев А.С., Цвылев Е.М. Экологические аспекты плодородия почв Ростовской области. Ростов-на-Дону: Изд. СКНЦВШ, 1996.-168 с.

2. Агафонов Е.В. Тяжелые металлы в черноземах Ростовской области // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. Материалы научно-практической конференции. М.: 1994. - С. 22 - 26.

3. Айвазян А.Д., Касимов Н.С. О геохимической специализации растений // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 1979, № 3. - С. 42 - 47.

4. Акимцев В.В., Болдырева А.В., Голубев С.Н., Кудрявцев М.Н. и др. Содержание микроэлементов в почвах Ростовской области // Микроэлементы и радиоактивность почв. Ростов-на-Дону: ИРУ, 1962. -С. 38-41.

5. Акимцев В.В., Кудрявцев М.И., Кулешов Г.Т., Руденская К.В., Садименко П.А. Содержание некоторых микроэлементов в почвах Ростовской области и их географическое распределение // Роль микроэлементов в сельском хозяйстве. М., 1961. - С. 21 - 31.

6. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Недра, 1990-142 с.

7. Алексеенко В.А., Алексеенко Вал. Ап., Черкашина И.Ф. Тяжелые металлы в ландшафтах Ростовской области (атлас карт). Ростов-на-Дону, 1989.-42 с.

8. Атлас Ростовской области. М.: ГУГК, 1973. - 33 с.

9. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б., Яблонских JI.A. Тяжелые металлы в почвах ландшафтов Среднерусской степи и их миграция // Тяжелыеметаллы в окружающей среде. Материалы Международного Симпозиума. Пущино: ОНТИ-НЦБИ, 1997. - С. 15 - 23.

10. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б., Яблонских JI.A. Тяжелые металлы и радионуклиды в гидроморфных почвах лесостепи Русской равнины и их профильное распределение // Почвоведение. 1999, №4.-С. 435-444.

11. Балюк С.А., Головина Л.П., Носоненко А.А. Тяжелые металлы в орошаемом земледелии Украины // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. Материалы научно-практической конференции. -М., 1994.-С. 66-71.

12. Башкин В.Н. Экологически оптимальная биопродуктивность ландшафтов // География и природные ресурсы. 1991, № 3. - С. 15-22.

13. Белоголова Г.А., Матяшенко Г.В., Зарипов Р.Х. Биогеохимическая характеристика природных и техногенных экосистем Южного Прибайкалья // Экология. 2000, № 4. - С. 263 - 269.

14. Бессонов О.А., Белова С.А., Водолазкин Д.И., Кикина О.Г. и др. Биогеохимический цикл тяжелых металлов в экосистеме Нижнего Дона. Ростов-на-Дону: ИРУ, 1991. - 112 с.

15. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1976. - 248 с.

16. Беус А.А., Григорян С.В. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1975. -280 с.

17. Брукс P.P. Биологические методы поисков полезных ископаемых. -М., 1986.-245 с.

18. Бугреева М.Н. Эколого-геохимические циклы Мп в подземных водах района Воронежского водохранилища // Экологический вестник Черноземья. Вып. 5. Воронеж: Изд. МП «Менеджер», 1997. -С. 35-37.20