Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Геохимия миграционных потоков в природных и техногенно измененных геосистемах

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Геохимия миграционных потоков в природных и техногенно измененных геосистемах"

'«>жов:ккй огнен:, .тонина, ордена октябрьской революций

и ордена тру/ючого красного знамени гггупарг'т^тттш у!тшкрп№'ет имрни м. в. ломоносова

РГС ГфДгоафичский ф а к у I и ет

№. правах рукописи ЕЛПАТЬЕВСШ Пайел Валерьянович

тгпхмт МИГРШОНШ потоков 6 ПРИРОДШХ

И ТЕЖЮГЕННС ИЗМЕНЁННЫХ ГЕОСИСТЕМА?

11. ОС. 01 -физическая география, геофизика и геохимия Ландйаг'тов

Автореферат

диссертаций На соискание ученой степени доктора географических наук

Москва 1993

Работа выполнена в лаборатории геохимии Тихоокеанского института географии ДВО РАН

^Унциальные оппоненты: доктор географических наук., профессор

Ы. А. Глазовская

диктор геолога-минералогических наук, профессор А. И. Перелъман

доктор географических наук, профессор В. О. Таргульян

Ведущая организация - Ыоскоескии государственный педа! огический уаирерситг

Защита состоится "1993 г. в 16-00 па заседании физико-географического специализированного совета Д-053. 05.29 при Московском государственном университете' им. Ы. В Ломоносе .а по адг су 119899, Ыосква, ГСП-3, Лонгоры, МГУ, географический факультет, -18 37аж, ауд. 18-07. ■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат ргзс-'лан "/4 " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Л

совета, кандидат географиче.ких наук11 Кондратьева

0Р1ДЛЯ ХА ?АКТЕРИСТ"КЛ РАБОТЫ

Актуальность темы. Целостность природно-территориальных комплексов обусловлена р^щественно-энергетическими связями медду их компонентами и медцу системами. Изучению геохимии функционирования гео'истем. то ес^ъ современных разноскоросгчых процессов в геосистемах, уделялось до настоящего времени намного меньше внимания по сравнению с исследованиями геохимии промежуточных и/илй конечных продуктов разнообразных гипергениых процессов.В современней период актуальным стало антропогенное геохимическое загрязнение ландшафтной оболочки суши. Включение технсгенных веществ в природные миграционные потоки, "освоение" геосистемами техногенных поступлений, трансформация миграционных форм элементов, процессы, способствующие их детнйрованию и аккумуляций - все эти вопросы в настоящее время ст^ти злободневными "экологическими" проблемами, в решении которых ведуще место принадлежит геохимии гипергенеза, гесхимии ландшафтов. Естественно, что геохимия техногенных поллютаьтов (в нашем случае -Н+-иойа и группы тяжвлкх металлов) может быть обоснованно рассмотрена "олько на базе исследования геохимии- провесов в естественйых геосистемах й изучения трансформации геохимии функционирования геосистем под воздействием поступающих в нее техногенных веществ.

Дели и задачи раб' ты. Исходя йэ изложенного целью исследования было: на основе целостного представления о гес..имии геосистем прибранного пояса Приморья установить закономерности взаимодействия природных миграционных потоков с аврально-техногенным потоком металлов'й серы 'на примере, дубовых лесов Приморья и пирометаллургии цветных металлов). ,гля этого нужно было решить следуюпие заДа"Ч: (1) установить основньк ландшафтно- геохимические особенности миграции элементов, в том числе и тяжелых металлов, в гумидных прибреяных ландшафтах Приморья в условиях нормального геохимического фона; (2) • изучить геохимию основньк миграционных потоков в фоновых ландша>но-гео"тши-ческих условиях;(3) проследить процессы включения техногеных элементов в приро/чне миграционные потоки, трансформацию миграционных форм элементов, установить среды-депоненты (геохимические барьеры) и оценить баланс элементов'ч геосистеме; (4) оценить реакцию отдельных компонентов и геосистемы в целом на техногенный поток элементов,' которая могла бы яв,дться основой для прогнозирования последующего функцг нирования и развит.

1 еосистемы. Полученные ' результаты могут служить методической основой геохимического мониторинга как части геосистемного мо-чторинга.

Объекты и методы. Объектами исследования явились геосистемы пояса дубовьг лесов Япономорского Прибрежья в средам Сихо-т...-Алине. Гее истемами рассматриваются водосборные бассейны первого порядка площадью 0,3-0,8 кв. «м. В числе изученных - водосбор не подьергаг"нйся прямому техногеыгаму воздействию и геосистемы, в которые аэральнкч путем поступают пыле-газовые выб-осы предприятия цветной металлургии, поставляют« комплекс' ' яжелых металлов, серу и -;ислотность в форме Н+ионя, геохимия которых является предь. гом исследования.

Для получения балансовых характеристик проводился режимгый ,:-3 летние пробоотб.эр всех форм авральных поступлений (дождей, снегопадов, пылевых выпадений)} родниковых вод, дренирующих водосОоры, и почвенных (лизиметрических) вод из-под разных горй-8онтов почвенных профилей, различающихся степенью техногенного воздействия'и запасами органического вещества. Во всех природных растворах определялись ионы оснорчого солевого состав1 №"кроэлементый (РЬ, /.п, ГЛ, Си, Ре, Мп) состав определен раздельно д,"я растворенной и нерастворимой (взвешенной) фора В течение вегетационного периода изучена дилагпса накопления металлов растениями. Результаты по биогеохимии тяжелых металлов и йх распределению в почвах базируются не однократном опробова-Ии. Ионный состав природных растворов и физико-химические свойства почь определялись общепринятыми катодами. Анализы на тя?нелые металлы выполнялись эмиссионным спектральным и атом-, йо-абсорбционным методами после соответствующей подготовки анализируемого материала. Молекулярт-массовое распределение вод- • норастворимых органических веществ почвенных вод и степень свя-8и с 1шмг мигрирующих тяжелых металлов изучалась с использованием гель-хромат, графии на ^ефаде.:сах. ^¡полнен фазовый селек тивный анализ' аэральных выпадений и почв для изучения форм Поступления и аккумуляции металлов.

Личный вклад автора состоит в разработке программы и методики ксплрдовали-; выполнении полевых наблюдений и проботбора; в кодготовке полевых сборов к аналитическим работам; выполнении «¡асти анализов-/ в систематизации и интерпретации химике-аналитических данных; в теоретическом обобщении оригинальных данных и литературных материалов.

¡Научная новинка работы. Ла основе многолетних стационарных иесг сований изучена геохимия миграционных потоков, оценен'; б а-

япниь элементов (макро- и микро-) и вещества в целс Выполнено сравнительное исследование геохимии функционирования неизмененной природгой геоактеыы и техногенно-транс^рмированной. Исследованы различия в геохимии функционирования геосистем в зависимости от интенсивности воздействия техногенных факторов ч от запасов органического вещества в геосистеме. Исследован*" соотношение форм поступления, трансформация миграционных форм и форм нахождения ','яжелых металлов в почьенном блоке геосистемы. Оценено ■ значение биоблока в закреплении тяжелих металлом в геосистеме, Изучены реакции функционирования геосистемы на tij-ральное вакисление и тяжелометальный пресс.

Практические -значен!, лелат в области методических работок для геохимического мониторинга состояния окружающей среды. Полученные результаты могут быть использованы как при локальном импактном мониторинге, так и при выполн нии мониторинга в условиях Биосфеоных заповедников.

Апробация работы. Основные положения раб /ш докладывалась на V,VI,VII Делегатских съездах Всесоюзною общества почвоведов; И, III, IV и V Всесоюзьих совещаниях "Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах"; I и II Всесоюзных совещаниях "Геохимия-техногенеза"; VIH, IX, XI Всесоюзных конференциях "Микроэлементы в биоло1 'И и их применен э в сельском хозяйстве и медицине"; Всесоюзном совещании "Охранг окружающей среды от техногенного загрязнения" С1981); Всесоюзном совещании "Проблемы л методы геосистемного мониторинга ( 198*); Всесоюзной конференций "Биогеохимический круговорот веществ" (1982); Всесоюзном совещании "Геохимия ландшафтов npi. поисках месторождений полезных ископаемых и охране окружающей среди (1982); Всесоюзном научном симпозиуме "Методы исследования антропогенных ландшафтов" (1982); Всесоюзной школе "Влияние промышленных предприятий на окру, ¿ющую среду (1984); нр"чн0-пгак-тической конференции "Человек и природа ка Дальнем Востоке" ,(1984); II Всесоюзном совещании "Обши проблемы биогеоценоло-гки" (1^86); Симпозиуме социалистов стран-членов СЭВ "Комплексные методы контроля качества г.. иродной среды (1986); научной конференции "Мониторинг лесных экосистем" (Каунас, 1986); XXIX Всесоюзном гидрох! шческом совещании (1988); Республиканском семинаре "Пкптокеикология ч охрана природы" (.Рига, 1988); IV Всесоюзном совещании "Теория и практика г~охим* • ческих поисков в современных условиях" (1988); 2-й Всесоюзной конференции "Тяжелые металлы в окружающей среде и :храна природы" ('^88); Всесоюзном семинаре "Биогеохимические методы изуче-

кил окружающей среды (1388); Всесоюзном совещании "Географические стационары: исследование и эктраполяция результатов (1988); Выездной сессии Научного Совета АН СССР до проблема« Биосферы "Экологические аспекты развития производительных сил Дальнего Востока" (1985); Всесоюзном совещании "Зкогеохимия городов" (1989); Р -есоюзиом совещании "Геоэкология: проблемы, ре-гения, ваначи" (1990).

Основное содержание работы изложено в 56 публикациях, в издательстве "Наука" подготовлен^ к печати рукопись монографии объёмом 20 печатных листов. :

Основные защищаемые положения. 1. Функциониро1ание и развитие геосистем осуществляется сложным сочетанием разноскоростных миграционньп отоков : тементов, обеспечивающих мексистемнье связи и обмен элементами между блоками геосистемы. Изучение на з-ементном уровье позволяет сопоставлять г^терогэнные и гетеро-Фазные миграционные потоки: аьральный, сквозной гид, .¡химический, биогеохимический, по'чвенно-литологическиГ

2. Техногенные вещества (в рассматриваемом случае - группа тяжелых металлов, Н+-ион, вызывающий поступление избыточной кислотности) включаются в процессы природного метаболизма, трансформируя условия формир зания внутрисистемных геохимических потоков.

3. Геосистема аккумулирует техногенные вещеотва в формах и соединениях, неравновесных с существующей геохимической обстановкой, "характерные времена" метаболизма техногенных компонентов выходят за рамки 'техногенного" времени развития геосистемы. -

Об^еы и структура работы, диссертация общим объемом 271 страниц машине гшсного текста, ' 59 страниц лблиц, 47 рисунков, состоит из 7 глав, и заключения. Слисок литературы- содержат 4о7 названий,' из них 156 англоязычных.

Автор благодарен коллективу химиков лаборатории геохимии Тихоокеанского илституте I .'ографии ДВО РАН аа большой труд в разнообразной аналитической обработке проб различных природных веще -¡тв.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Обоснование постановки задачи.

Более века назад В. В. Д*. .учаев подчеркивав что исследование "соотношений и Закономерных взаи ^действий" между компонентами составляют основную задачу исследования природ^ 1-сак целого. Развитие геохимии, а в последующем ; еохимии ландшафтов создало (Методологическую базу, на основе которой можно лроследит связи

т?щу ¡шчес^-енпо газличными компонентами природы.

Злостный геохимически?! подход к изучению поверхностных и приповерхностных оболочек Земля намечен-в 30-е годы и съяэчн с работами В. П. Вернадского, А. Е. Феройана, А.А.Григорьева, Б. Б. Поленова, в последующем - А. И, Перельмана, К. А. Глазовской, В. В. Добрпольского и других. Благодаря единым методическим подходам геохимия оталЕ "сквозным", по выражению К К. Маркова, направлением, пронизывающем другие науки географического цикла.

Процессы обмена веществом внутри системы и между геосистемами Можно формализовать как миграционные потоки, иыделяя в них вещество-носитель й геохимическую нагрузку. Под последней подразумевается комплекс алиментов, определяющих специфику и качественные характеристики вещества-носителя. Это может быть группа тнпоморфных и/или биофильных, а в случае формирования потоков в аномальных полях - траосерных элементов, филирующих поступление в природные миграционные потоки техногенных эле^нтов и соединений. ВыбросУ, от..оды производства, включаясь в природные миграционные-потоки, изменяют геохимическою нагрузку последних, Превращая*их в природно-"-ехногенные. Миграций техногенного вещества в них управляется уже природными закономерностям«. В работе рассматриваются следующие миграционные потеки; (1) авральный, геохимическая нагрузка которого транспортируется воздушными массам? и который р осматривается как приходная часть баланса вещества а геосистеме (в растворенной и твердофазной формах)} (2) сквозной гидрохимический поток влаги, начинающийся атмосферными осадками, трансформируемый на различных этапах миграции растительным покровом, горизонтом лесной лодстилки, различными почвенными горизонт породами зоны инфильтрации и осуществляющий вынос вещества из '••еосистемч} (3) биогеохимический поток или "биогеохимический круговорот" - миграция ле-ментов, вовлекаемых в биомассу, геосистемы и освобождаемых, после соответствующей трансформации миграционных форм, в дет-рйтном звене биокруговорота; (4) процессы современной трансформации минерального субстрата геосистемы в результате почвообразования и выветривания. Разноскоростные миграционные Потоки сложным образом сопрягайся друг с другом, меня;, при этом свою геохимическую нагрузку.

Глава 1. ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ МИГРАЦИИ Динамические факторы, для которых характерны: а) обновление, возобновление массы-носителя за счет поступления в геосистем/ инвне (воздушные. водные массы) или воспроизведение в самой

системе (оломасса); б) цикличность этих процессов.

Климатические услот Энергетическая оиеспе^ннорть территории достаточно ьысока, но суммарный радиационный баланс (44 ккал/кв см. год) ниже цийр, характерных для этих ширгт в континентальной ча^и за счет снижения поступления солнечной энергии л.том. Наиболее характерна0 особенность климата - контрастность сезоноь. перенос воздуха от Азиатского антициклона зимой, обуславливающие яспуг погоду, низкую относительную и.абсолютную влажность воздуха и летний перенос морского возм/ха с периодами вла^нотпот: :ескгй погоды с суточной температурой вгле 22 градусов и относительной влажностью выше 8иД. Из головой суммы осадкоь 748 мм 80% вып'^дает летом, судественкдя часть - дождями большой разовой мощности (до 250 мм) при прохождении троги-тских цк лоног) (тгЧфунов). Г та первой половины лета характерны частые туманы. Коэффициент увлажнения по Ивано; - 1,1 -2,0.

ссориирование стока. Для Приморья характерна неравномерность вьутригодового распределения '"тока. Средний коэффициент стока д.;я малых водосборов равен 0,45, а коэффициент паводс йгаго сто-•ia достигает 0,8-0,9. Летние паводки связаны с тайфущшми лш • нчми, влага которьп почти не запасается из-за малой мощности зоны ту ;щянг->атости коренных пород. Bec-ь объем стока приходит почвенно-грунтовый фильтр, что позволяет пассматривать химический состав стока как интегратор геохимических процессов, идущих в геосистеме.

Растительный покров и бищродукционные характеристики. Монодоминантные дубовые лесd - наиболее кое[ офитный тип лесов ,ога Дальнего Бостока. ЗапЕ^сы фктомассы составляг11 1160-1400 ц/га. В детритное звено бт"жругоБорота исследуемых геосистем поступает 21-51 ц/га листового опада. Запагч подстилки достигают 96-140 ц/ra. Опа;,о-подстилочные к эффициент в среднем равен 5,3, что свидетель'"1!! *ени о заторможенности биокруговс рота. ' Консервативны-' факторы Геолог' гя. Диалогическим субстратом исследуемых гэосисист м являются пирокласты липаритоиого соста-. ва. Их особенности вахшые для геохимии геосистем: формирование глыбисто-щебнистых толщ в условиях гипергекеза; минералогически* обусловленная устойчивость к выветризанию, бедность важнейшим "элементом-биофилом - кальцием.

Рельеф h чехол рыхлых образований. Ситотэ-Алинь является Сильно , асчлененньгс». низкогорьем. Водосборы первого порядка представляют собой зровионные врезы длиной 0,5-0,8 км, заканчивающиеся водосборным ЕоронкЕ -ш. Перепад знсот в их пределах -100-''ГО м. Бслооборы - элементарнее геосистемы, з которых про-

- ъ -

исходят процессы дезинтеграции материнских пород, подготовка материала к денудации, его выветривеотие, пер- .«ющение к ложбпь^м стона и вынос из геосистем!«, то ест1, в целом водосборы рассматриваются как элювиальные геосистемы.

Рыхлые склоновые образования являются в о», .¡овном продуктом физического измельчения пород, доходящего до формирования пыле-ватых частиц,- которые ш.огда прноб'чдакк1 над песчаными и глинистыми. Основу образует каменистая фракция, составляющая 57-69/- массы, паьыер обломков ьозра^тает с глубиной. Характерная особенность грун.овой толщи - интенсивный радиальып и Латеральный перенос нылеватых чг-отиц о формированием декольмати-рованного ('"Зедненного мелкоземом) и инкольматированного (обогащенного им) горизонтов. Пористоь/ь последнего снижается до 10-16% с соответствующим уменьшением фильтрующей способности. При сильных дождях горизонт является временным водоупором.

Почвы и почвоо(. азучшие процессы. Почвы полигонов .юследовь,-пия характепизуются морфологически слабо дифференте „лннь'м профилем, кислые, не насыщенные, с муллевым гумусом фульват-но-гуматного состава, с признаками иллювиирования гумуса и полуторных окислов, элювиально-иллювиального перераспределением ила в верхней части профиля, перемещеглем более грубых частиц в нижней. Исследование почв р< иона показало (Г, \чепн, Таргуль -ян, 1978-, Сурина и др. ,1985), что почвы совмещает в себе результаты процессов, характерных для сравнительно теплых суббо-реачьных условие буроэемообрааования и «'ерты бол^е "холодно, о" альфегумусового процесса.

Гранулометричекий состав наученных профилей пока?"ваьг дифференциацию мелкоземистой части почвенно-гр/нтовой толщи в основном за счет изменения соотношений фракций пыли. В профиле наблюдается двойное элювиально-иллювиальное сопряжение. Первое охватывает гор. А1 и ЬМ', второе - декольматированный и инкол^ма-тированный горизонты (гор. ВС). В химическом составе мелкозема не отмечается существенной дифференциации п< ша в целом наследует состав коренных нор' Железо распределено в профиле по аккумулятивной кривой, слабо выраженное накопление алюминия евявано с г физонтом обогащения дисперснаш частицами. Контрчетно распределение кал! ля, даже в пределах гумусового горизонта его концент{ .ции уменьшаются в ^ ра", приближаясь к .-'т-рохимичреки виданной величине 0,32 СаО.

Почвы кислые по всему профилю, минимальные значения р!1 (4,18-6,40) приурочены к горизонту слабо разлолмь .ичея ря.сти-.тельг ч остатков .и к низам гумусового горизонта, с глубиной

происходит частичная не траызация органической кислотности основаниями выветривающихся по^д. Насыщенность основаниями наблюдается только в пределах верхних 5-8 см гумусового горизонта.

Характерна высокие содержания гумуса (до 17,8%) в верхней части гор. А1, резкое снижение аккумуляции и растянутый профиль ппдювиированного гумуса. Запасы гумуса в аккумулятивном и иллювиальном гор;:згчтах близки. В первом в небольшой степени преобладают гуминовые кислоты, в. иллювиальном доминируют фульво-кислоты. Сгк: Сфк меняется от 1,23 до 0,33.

Глава 2. ГЕОХИМИЯ АВРАЛЬНОГО ПОТОМ.

АэральныГ млграционш 1 поток - перенос растворенных и нерастворимых веществ воздушными массами. Источниками растворимых компонентов геохимической нагрузки аэраньного потока в фоновых условиях является сток стратосферных сульфатов, а из локальны.. истсчников - морские азрозол.: и '1 ранспирациоиная лаг. Дожди в фоновых условиях имеют хлоридно-натриевый состав и суммарную минерализацию порядка 10 - мг/л-, что обеспечивает поступление 4,33 г/кв. м г->нов основного солевого со! ава. Зимние атмосферные осадки дают влагу гидр .сарбонатно-кальциевого с^ета^а. Поступления пыли связаны с глобальном аэрозольным потокем из аридных и семиарипных областей Восточной ■ Азии, Для фоновых условий они оценены в 9,23 г/кв. м. год.

Глобаг ный и рзгиокаяьнчй фон микроалементного состава атмосферных осадков формируется за счет вулканических эманаций, транспирации растений рецикличнызг поступлений из поверхностного мчкрослоя морей и океанов, . а ь последние кдесятилетия - возрастающего количества антрог1генных выбро ж Региональный модуль аэрального поступления всех форм свинца - 22,1 мг/кв. м. год, что близко к цифрам, характерным для районов Неверного П' лушария, не испытывающих воздействия техногенеза.

Локальное вешние срш дового завода на геохимию аэрального потока проявляется в трансформации хлоридно-натриевнх атмосферных осадков в сернокислотные, со средним значением р" ниже 4. Модули поступления свинца достигают 1,35 г'кз. м. год, ; Основной механизм вьюедек .я тяжелых металлов из аэральной миграции - дожди, с которыми поступав. ЗО-ЬОХ годовых выпаданий тяжелых металло. , хотя суммарное время выпадения дождей составляет 18-20 суток. 3? ото времт из приземной атмосф ры выводится техногенных металлов'больше, чем.ос ждается гравитационным путем за весь теплый .период. Особень велика выбывающая способ-

ноеть, поглотительная емкость и возможности переноса мелкока-пелгной туманной влаги. Ее суммарная нагрузка металлами достигает 7-12 мг/л с I)» то есть сравнима с концентрациями понев основного солевого I х-тава. Преобладающая часть элементов, вымываемых дождями, поступает в растворенной фазе, н других формах выпадений преобладают дараетворимыэ соединения. Количество твердого вещества, поступающего в техногекно-загрязняемую геосистему, в 1,7-2,5 раза выше, чем в Зоновую. Максимальные концентрации халькофильных металлов наблюдаются в пули, вымываемой дождями (;,о 14,5% РЬ, 0,075% Сс1), минимальные - в пыли сухих выпадений. Такое соотношение подтверждает приуроченность основной, доли хзяькофильннх элегэнтоз к дисперсным частицам, которые не поддаются с?диментаииолному осаждению и лишь "принудительно" вымываются дождями, в меньшей степени - снегопадами.

Основная химико-минералогическая форма тяжелых металлов в выбросах, определенная по пылевым накоплениям в снеге сульфидные 'минералы. На их делю приходится до 60% валового количества РЬ. Четвертую часть составляют сульфаты, около 10% -ацетатнорастворимда соединения - окислы, металлический свинец. Почти все техногенные водонераствориыые соединения свин"а растворяются при селективном ((тазовом анализе, то есть представлены соединениями, неустойчивыми в гипергенных условиях. .0 удалением от источника снижается доля окисляемых соедьнейий^возрастает относительное количество суль-%тов РЬ, в' региональных выпадениях они становятся преобладающими. В прсц':се азральього переноса происходит окисление су.пьфидов, "внутриатмосферное" раст-вс. ение образующихся солей атмосферной влагой.

Процессы пирометаллургическогс передела сульфидных оуд при современной технологии создают в гриземном ;лое атмосферы прилегающей территории техногенную аномалию с высокими концентрациями тяжелых металлов и сернокислотных компонентов. ■Репликапмя аэрального ьреола рассеяния на земную поверхность приводит к формированию аномалии во всех компонентах ландщафтно-геохимической системы и индуцирует ра-витие в ней сернсяслотны/ процессов.-

Глава 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АВРАЛЬНОГО ПОТОКА С РАСТИТЕЛЬНЫМ ПОКРОВОМ -

Взаимодействие растительного поктюва и атмосферы, помимо фундаментальных для биосферы процессов газообмена, складывается из встречнвк потоков: транспирационного пе. еноса ионов в атмосферу ч более существенного для геосистемы комплекса процессов, про-

исходящих при контакте атмосферных поступлений с живыми ткаш:ми рэптп 1и.

Транспирационноя влага дуба, собранная путем конденсации водяного ъара, поотупамщег' из б~к.са с изолированной облиственной веткой пред', гаоляет собой раствоо с суммарной минерализацией около 10 мг/л. Шага из свг'_*одной атмосферы имеет минерализацию в 5 р 13 меньше. Ионная нагрузка транрпирационной вла^'и потенциально мокет ооеспе1' ть существенную часть поступлений солей с додцями. Вероятно, существенная часть этого вещества ост^тся во : нут. исиитемьой миграции "вследствие импакции, вымыв^чия конденсирующейся влагой. Тру,-..ю определима рецикл/.чная часть этого потока.

В большей степени экспериментально освещены процессы взаимодействия нисходящей ве-чзн аэрального потока с растительным покровом геосистемы. Первым акцептором азральн^го „¡играционного по-тг-'а служит лиотогой покров дрэвесного япуса Бзаимодейстьи" живых биогеоумически активны., поверхностей с веществом аэраль-иого потока'ведет к трансформации кг« твердофазной, так и растворенной составляющих его геохимической нагрузки. В результате : /щелачивания гчемен^ов из живых тканей и раствор, жия накопленных ва нр Д1 ствующий сухой период аэрозолей суммарная минера-лизаци" полкроновых вод ызрасгает почти ^дь.^е; сеонокислотный тип вод сченлется сульфатно-кальциевым или сульфатно-калиевым. Несмотря на кратковременность существования калиевых вод они г.лляются неотъемлемым компонентом гидро-- и биокруговорота.

Взаимо^ейстЕле кронами частично централизует кислотность атмосферных осадков, хотя имеются случаи пс,окисления полкроновых вод за счет ра< 'варения сернокислотных конденсатов. В целом на поверхность почвы под кронами юстунает в 2 раза меньше. Н+-иоча, чем на открытом меите. Из тканей листьев интенсивно выщелачиваются калий и кальций. Первый более активно в начале в„-гетапчи, второй в конце.

Еиогенно-ть подкронивых вод проявляется в превышении органических веществ н..д суммой растворенных минеральных. Гельфиль-трацией в составе растворенных органических веществ установлены высо-омолек,ляркые - с молекулярной массой свыше 5000 - соединения, на долю ноторых приходите до половины всего количества углерода в растворах. Их можно рассматривать как "прогумусовые" - первоначальные структурные элементы гумусовых соединений в почве.

О домами, прошедшими через кро"ы, поступает на поверхности тсч : 'И-20Я мг/кр. м нерастворимых вещает г, наполовину состоя-.

- 5 3 -

шдх г.з органических компонентов, что существенно превышает среднесуточный модуль выпадения пыли на открытом месте (С-',1 мг/кв. м) - следствие более «тинного выведения аэрозольного материала из ат мое'{ери лесным пологом, нетели седиментапией из свободной атмосферы.

Дополнительная аккумуляция лили на „.исивях обуславливает рост концентраций техногенных тяжлих металлов в подкрон'.лих водах. Железо и марганец выщелачиваются ил. тканей лис- ъев. Нерастворимый материал полкроновых ъои гю сравнению с аэрозоляги, вымываемыми дойдем в открытой атмосфере, менее мет: .донос н всдедс' Ьие астичнмго растворения :.од возденет м органических соединений. Исключением ягляется марганец, которым н^растворимый материал обогашдется, сорбиру. его из растворов, имеющих биогенную природу.

Повышение растворимости аллохтонных' техногенных металлов при контакте с листьями обусловлено образованием органо-м неральнк.: соединений. В высокомолекулярные комплексы связано д ЗС" суммарного раетьореапго РЬ и Ре, более половины Си. Цинк, Се] и Мп тяготеют к среднемолекулярг м фракциям РОВ. лелатизаци* аэрогенных металлов начинается на стадии контакта аэрозольного вещества п листовыми поверхностями.

Трансформация аэрозольного потока на листьях проявляется и в изменении соотношения различных химических <у- рм металлов в во-донерастворнмом оста.ке. Основная доля приходится на растворимые в хлориде на"рия (сульфатные) и окисляемые (сульфидные?) сое 1-кения. Последних вдвое меньше, чем в исходном аэрозольном материале. Преде со окисления аэрогеинкх сульфидов продолле'-тся, но не завершается на поверхности листового крова.

Накопление аэрозольного матер:.аля на листьях дает возможность использовать препаративные смывы с них для мониторинга аэралъ-' но: э поступления металлов во г "емони и ь пространстве. Одно: ременный площадной отбор листьев с пооледуюс Я отмывкой и аналитическим определением растворимых и нергчтворчмых металлов позволяет определи' _> размеры аэрально-техногенного реола, состав элементов-поллютантов, пространств\чкую структуру поля рассея ния.

Трансформированный растите-льным покровом аэральный поток нь-ляется полифазным и полигенетическим. Наследуя геохимиче1 -ую нагрузку пото;.а в ноиземной атмосфере, лесной покров ко ичест-: 'нно -«е узеличр ает за счет более интенсивного извлечения аэрозолей, а качественно - внося в него биогенные гомпокенты: часть 1 атионов и органические соединения.

Глава 4. ГЕ0Х..Л1Я "НУТРИОИОТЕМНОГО ПОТОКА ВЛАГИ

и бамнс вг 'дотвл в ажвой ГЕОСИОТЕМЕ.

Необходимость исследования жидкой фазы почвы одновременно со свойстг"\ми профиля проистекает из того, <;то почвообразовательна процессы , ведущие к дифференциации профиля, происходит е растворе или при участии различных форм почвенной влаги. Биологические процессы в почве также регулируются определенными рамками влажное: и. Изучение жидкой фазы дает информацию о современных динамичных процессах в почвенном профиле. В условиях техногенного загрязнения-жидкая фаза представляет интерес »сак агент переноса металлов по профилю.

Нами исиользовались лизиметры системы Шиловой, дающие возможность ' получ 1т свобод! 1 стекающую гравитационную влагу в обг емах, достаточных для анализа. Лизиметры устанавливались под р- эличными Гсне'1.некими горизонтами, откачивалась, как правило, двавды в год. Регулярно опробовались воды родника, дрниру-¡ощегт бассейн. ■

Максимальную нагрузку имеет воды из-под гумусового горизонта, вчетверо большую, чем у выпадающих дождей, Лизиметрическими волами за вегетационный период переносится больше На, К, Э, Ь'е, чем поступает с спадом. Толь :о углерода и фосфора за пределы гумусового горизонта выносится меньше,чем поступает с оП'-цом. Ряд отношений: вынос/поступление Ыа > К > Б > > > Са > Р > Сорг.

23,6 ",1 6," 4,7 1,6 1,1 0,25 0,12 .яириметры перехватывают влагу многократных эпизодов выщелачивания элементов из крпн, опада и подстилки. Возврат элементов в продукционное овено биокругоБйрота осуществляется корневым поглощением, компенсирующим элювиальный процссс.

В процессе миграции через почвенно-грунтовую толи^ сост ш вод разнонаправленно трансформируется вследствие Г1> концентрирования из-за расхода на транспирацию, не сопровождаемую пропорциональным логлои. нием ионе у, (2) избирательного корневого поглощения ионов; (3) поступления в раствор в результате Еыщелачива-нуч из органических и минеральны:: компонентов; (4)вы1.едения иг раствора путем формирования твердофазных минеральных и орга-но-минеральных продуктов.

Трассером испарительного концентрировали» является С1-ион, концентрации к.горого возраста-тт от 3,1 мг/л в дождях до 6,1 мг/л в родниковых водах. Росф пропорционален кезф.лциенту стока.' Максимальную минерализацию имеют растворы из-под гумусового

- х5 -

горизонта. по харг-ктепу распределения концентраций в звеньях миграционной цепи компоненты раствора делятся на три группы.

Первую группу образуют сульфаты, фосфор, концентрации которых убывают с г /биноЯ, изымаясь из растворов коревым поглощением. Возрастают по мере инфильтрации содержания 01, Na, SI. Последние всзрг чтают в большей степени, чем С1, что свидетельствует об их поступлении из литосубстрата. Основная доля Wa - 80% суммы - поступает н раствор на почвенном этапе миграции. Концентрации Са в BO^dX почвенного профиля уменьшаются с глубиной почти в 4 ра~а, следуя аккумулятивному распределению Са в твердой фазе почвы. На выходе из геосистемы, в родниковых водах содержания Са снова возрастают вследстгие поступления из пород зоны инфильтрации. Изучение'химического состава вод на всем их миграционном пути дает основание наметить два этапа выветривания алюмосиликатов. На первом (в зоне иафяльтрацли) происходит вынос Са-компоненты из полевых шпатов, преимущестзеннг* вынос натрия происходит на по чвенном этапе. На фоне низких концентраций Са в исходных породах (0,2 % Са и Менее) выявляется контраст медду постоянным err выносом из системы гидрскарбонат-но-кальшевыми водами и накоплением в почве и биомассе Изме-' ренные поступления Са с аэральными выпадениями ы решают противоречия. Следует предполагать поступления аэрозольного материала, обогащенного кальь ¡ем в предшествующие пер; >ды, и закрепление в геосистеме существенной части автохтонного элемента.

Распределение воднорьотворимых органических вещеегв четко рисует илпювиашю-гумусовый. профиль. Высокие содержания Сорг. в «одах из-под гумусового горизонта (37,4 иг/л) после фильтрации через fop. Bnf снижаются дс 4,£ мг/л. Цри таких те>ттах для накопления наблюдаемого запаса гуг'са в иллвиальном горизонте требуется всего лиш 350 лет. Неучтенный ryMyj кутан на щ бне может повысить это время вдвое. В процессе инфильтрации водно-растворимый гумус преимущественно фульвокйслотной природы сепаративно осаждается. Через иллювиальный горизонт проникают только низкомолекулярные органические соединения..

двойное элювиально-иллювиальное сопряжение, фиксируемое гра- -нулометричбским составоч, подтверждается дифференциацией нагрузки почвенных вод нерастворимым веществом: вынос дисперсны^ частиц из гумусового горизонта, их аккумуляция в шиивиальном и мобилизация в водах Декольматированного.

Содержания растворенных микроэлементов в процессе внутрипоч-венкогс »перекоса 'Уменьшаются в 2-3 раза Дисперсный материал, транспортируемый инфильрухщейся влагой, обогащен микроэлемента-

ми по отношение к мелкозе ,у соответствующего горизонта. Концентрации Ге и Мп вс взвеси лизиметрических вод возрастают с глубиной и становятся преобладающей формой переноса. Растворенные ф рмы трансформируются в дисперсн'"-твердофазные,которые быстрее выводятся из миграции.

Химический с став родниковых вод "подводит-итог" процессам г рансформчции вод в ландшафгно-геохимической системе. Оа время инфильтрации чсреа зону трещиноватости суммарная ионная минерализация возрастает только на треть', то есть преобладающую часть химической нагрузки вод-л местного отока приобретают на почЕеч-ном этапе миграции. В заметных количествах ге система теряет 51, Ыа, Са Модуль ионного стока из водосбора - 14,9 т/кв. км, что блиБко 1 региональном значениям для Яиономорского водосбора Сихотэ-Алиня. Фактические потери минеральных веществ (за вычет м поступлений из атмосферы и содержаний ^идропрбонат-иона,но с учетом БО снижаются до 7т/кв.-км. год. Все микроэлемента, поступающее с аэральным пото.:ом, накапливаются в геосистеме.

Вынос твердого вещества в обычном режиме.функционирования из геосистемы близок к нулю. Дал» при паводочных расходах водотока его мутность не превышает 4,5 мг/л взвешенного вещества - величины,. близкой к мутности инте: рируювдх водотоков в межень, пы-нос твердого материал? иэ водосбор :;•) происходит в резул; тате редких экстремальных событий - локальных срывов чехла рыхлых образований в водосборных воронках. В обмчном режиме геосистема накапливает твердый материал, поступающий авральным путем - до 8, У т/кв. км. год.

В целом для ландшс-фгно-геохимичеоких систем дубовых лесов низкогорья Сихотэ-Алиня на кислых эффуаивных1горных породах характерна малая нагрузка выхгДящаго потоке ультрапресные воды с ничтожным количеством взвешенного материала, выносимого только вл время' дождевых., паводков. ;

Более "загружены" внутрисистемные миграционные потоки. Одним из показателей, замкнутости элементов в биокруговороте или закреплении их в продуктах, являющихся рез/льтатом работы биокруп ворота, можно рассматривать соотношение мощностей ..шграцион ных потоков отдельных элементов на вмходе чз геосистемы и в ли-ьиыетрических водах из-под гумусового горизонта (наиболее биогенное звено миграционной цепи). ГЬ ьеличинчм отношений элементы .образуют ряд. С > Р > К4» > Са> Б > 31 > Иа . 43 9,3 9 4 2,4 1,' 0,42 0,34

- if

Гла»а 5. ГЕОХИМИЯ ВНУТРйПО^КНОГО СТОКА И БАЛАНС! ВЕЩЕСТВА В ТГХНОГЕННОАНОМАЛЬНОЙ ГЕОСИСТЕМЕ.

Нормирование химического состава внутрисистемного потека рлр-ги в техн 'еосистг-ме происходит под совмес/ным воздействием природных факторов и сернокислотного аврального потока с высокими содержаниями тяжелых металлов. Техногенный фактор выступает, наряду с нетрохи.,мческим и биотическим, одним из основных в формировани:. общего общего солевого состава и доминирующим в микроэлементной нагруикс внутрисистемных растворов. 13 поле загрязнения исследовэна химия гравитационных почъенных вод в эут-рефных и олиготорофных условиях почвообразования, а тага® при деструктивном воздействии техног^чеза е услови х, близких к абиогенным. ' •

5.1. Геохимия лизиметрических вод и факторы 'ее формирования в эутрофных условиях почвообразования. Зутрофны..- условия почвообразования создаются обильным поступлением опада в лещиновом дубняке, ксгорое дости. ает 512 г/кв. м, запасы органических остатков - 10Я0 г/кв. м. Характерно интенсивное гумусонакопле-ние, содержание углерод- з гумус-аккумулятивно" горизонте превышают 15%, -запасы углерода в интервале глубин 0-10 см составляют 11 кг/кв. м, количество иллювиированного п "Уса дсстигае1 10,8 кг С/кв. м. (без учета гумуса кутан на щебне).( Профиль имеет кислую реакцию по г ей мощности, лишь в с;чбо разложенных растительных остатюх на поверхности значения рН поднимаются до (5,07-6,54. Близкие к лейтрадьным условие в пршюгэрхностно»! горизонте снижаются до 4,5 внизу гумусового и затем постеленно яорышаюся с глубиной. Буферные механизмы геосистемы: живой листовой покров, слой опада л г^дстллки, . процессы синтеза гумусовых кислот редуцируют и?быточн'/Ю кислогюсть, поступающую с атмосферным потоком (ча 30-40 мг-экв Н+/кв. м. го..; больше, ч--м и фоновых условиях). Минеральная кислотность конверсируется в менее. агрессигную органогенную ( фульватную). Вместе с тем, молно полагать,что 50-летний срок развития почвы под воздействием атмосферного подкисления,ьривел к сдвигу соотношения различных форм гумусовых веществ в профиле. В. условиях вакисления гумус в верхней части профиля, К"К и в обычных условиях, имеет фульват-ко-гуматный состав, но в первом случае соотношение меняется .на обратное при валовом содержании углерода 7% на глуби..е 15 см, а во втором, в обычных условиях, фульвокислоты становятся преобладающими при содержании углерода порядка 3% Для этого профиля характерно иллювиироьание гумуса на бо-ьшую ' глубину, валовое содержание Сорг. уменьшается до 1Z только на глубине.120 см.

Приведенные особенности гумусового профиля можно рассматривать как свидетельство более активного синтеза фульиокислот в усло-• !ях дополнительного поступления кислотности из атмосферы.

Резул! гаты изучения г-зимет ачеек х вод подтверждают эти положение. Кислотность растворов ниже, чем в фоновых условиях и Низкие значен .я рН прослеживаются на всю изученную мощность. Даже "а глубине 125 см значения рН г 'Нны 4,89. Основным источником растворенных ог эпических веществ (РОБ) яр.яяется горизонт подстилки, причем половина Сорг , выносимого из подстпкй, пос:упа т в составе полкроновых вод. Гумусовый горизонт несколько снижает «онцент^ лдию РОВ. О глубиной концентрации Сорг. продолжают снижигься, но 1'е стиль контрастно, как в профиле фонового бурозема. Иллювиально- гумусовый горизонт задерм-аает только ?ПХ посгуп-дащего сверху Сорг. (в рассмотренном ране-случае - 88%). Концентрации Сорг. * снижаются в среднем от 27,2 мг'л в подстилочных водах до 14,7 мг/л на. глубине 125 см. При современных, более кислых условиях педогенеза акумулятивные возможности' иллювиального горизонта снижаются, веооятно, ¿следствие изменения свгйсть РОВ. Оценка возможного срока на-I.. пления или обновления запаса гумуса иллювиального горнзонта на основе 1ь.'е наблюдаемого соотношения между закрепляемым и транзи-но нроходяшмм чьреэ горизонт г/м^.юм в состава РОВ Достигает 3,6 ~ыс. лет. Ныне формирующиеся БОВ частично "тратили сг чсобность" осаждаться в минеральной части,что может быть следствием изменения соотнои" шя различных молекулярно-массовых фракций т^ОВ.

по всему профилю в составе РОВ преобладают соединения, иден-* тифицируемые как ф; швокислоты. Высокомолекулярные РОВ преобладают '77,5% суммы Сорг.) только в ,>астьорах из-под подстилки. С глубгчой количества высокомолекулярных РОВ снижаются до 45% суммарной у1лерод->,. 3* пределы почвенного профиля выносят „п г-^едр"- и низком^лекулярные °0В. долевой состав лизиметрически/: растворов уо.'ьфатно.-к^ьииеБЫй на всем пути миграции. С глубиной происходит . нижение концентраций калия и фосфора, особенно резко - в гумусовом горизонте. В гоеделах почвенного профиля из мигр ции выводите? 68% поступившего из подстилки калия и 93% фосфора. Концентрации Са снимаются на пути ^'фильтрации через горизонты, обогащенные гумусом, в деколъматирсванном • оризонте несколько повышаются.

Количество нерастворимого материала, переносимого лизиметрическими водами, невелико в верхне« части профиля, но резко В'Т'! *лчт з дек-сьматированном горизонте, фиксируя урели^гние

- 19 -

мощности суспензионного переноса.

5.2. Внутрипочвенна* миграция металлов в лрьфиле зутроф.л 'О бурозема. По сравнению с к< нцинтраииями в подкроновых водах гумусовый горизонт выводит из миграции две трет», растворенных соединений свинца. Аллювиальный горизонт с'нигает концентрации свинца °шэ вдвое, тем не менее он,* остаются выи. значений в раствора-" фонового бурозема. Концентрации 2п и Сс1 в фоцесе« внутрипочве1!Ной миграции снижаются слг.3ее. Почтч. не снижаются на всем пути концентрации алюми.мая. Растворимые соединения металла", за исключением свинца, слабо задерживаются поч!

"Взвесь" лизиметрических вод 041 ь обогащена ■хногенныт металлами: до 530 мкг/г Г ; Г257 -2и; 70 мкг/г Сс1. Из . умусового горизонта ыносится нерастворимый Материал о меньшими концентрациями,' чем в мелкоземе горизонта. С глуоиной соотношение меняется на обратное, Материал с техногенной тя^лометальной "меткой" проникает на всю изученную мощность. Суспен?! 'онный п реноо тяжелых металлов представляет собой г^ единоврг ,ешг й акт перемещения частиц по всей мощности, а слагается из повторяющихся этапов осаздения и м-, .¡илизации, С глубиной растет доля металлов, переносимых в составе взвеси, для железа она достигает 90%. Вероятная причина - коагуляция и укрупнение колаоидов, сороция ими металлов растворенмнх соединений.

Осаждение металлов суспензионного переноса не приняло к повышению валовых концентраций в нижней части профиля: поступления деся'1 нов миллигоаммов в год несопоставимо с почвенной маесо? в сотни килограммов, в котирой они распреде.гшютсн. В подстилке и гумусовом Iоризонте происходит перестройка структуры поступающего потока тяжелых металлов. Нераство, :шые соединения свийин полностью задерживаются в пределах подстилки и гумусового горизонта, растворимые - на 64%. Для других металлов вынос растворе пых соединений из-под гу усового горизонта превышает их поступление - 17-25% нерастворимых трансфо, шруются в рас зоримые и выносятся глубже. Метровая толща -очвы задерживает 93-96% поступающих РЬ л Мп, 77 и 362 2п и И, соответс. зс-нно. Происходит мобилизация и вынос железа, но не в растворенной, а взве шеь .ой Форме, которое осаждается, очевидно, в форме кутан на аебне.

5. 3. Роль водноряотБоримых органических веществ в мигоацм; ме-в поч!.;. ' Фракционирование концентратов РОВ лигчметри-,еских вод по молекулярным массам позволило осветить роль вод-норастворимого гумуса в переносе металлов в про!*Включение свинца в органо-металлические соединения (хелагизацим) начина-

- 'О -

ется уже при контакте аэрозолей с растительностью. Максимально процесс проявля лся в подстилке - свыше 70% растворимого РЬ связано е высокомолекулярными PO'J. Уменьшение валовых количеств хелатк;. ированных соединений РЬ происходив в иллювиальном горизонте, паралельно с уменьшением количества и относительной доли высокомолекулярных РОЕ Связь свинца с ьими предопределяет знание иллювиального горизонта как аккумулятора воднорастворимых соединений Ри. Количество металла, связанного со ере; немол'?ку-лярными РОВ всегда меньше, низкомолекулярные - мало значимы.

Хелатизация цчнка происходи"- с меньшей интенсивностью, ч^м евинМеткое разделение высоко- и среднемолек., лярных Zn-opra-нических кошлексов происходит только после фильтрации вод через ГУМУСОВЫ .ОрИЗОНТ. В ЧОДСТИЛКе ЧеТКОГО Фракционирования цинка еще н<" происходит, С глубиной доля высокомолекулярных хе-j...TOB цинка уменьшается, за пределы профиля ухс^ят растворы, в (которых подавляющая часть Zn связана со среднемолеку«,нрнымя РОВ. Аналогичное распределение характерно и для 3d, но детали менее достоверны из-за низких концентраций.в отдельных порциях элюата. Поведение Си сходно с поведением РЬ.

Дл" железа доминирующей формой переноса являются высокомолекулярные хелаты Максимальная мобилизация Fe происходит в .у-' муюЕом горизонте. В ni щессе перемещения в профиле орган-, -минеральные соединения железа на 902 осаждаются в инте'-чале глубин 10-60 см, фиксируя альфегумусовый процесс. Количество средне' юле;суляркых Fe-POB соединений относительно возрастает с глубиной. Марганец, как и в педкроновых водах,сохраняет приуроченность ко п фрездии г:в.

Me галлы.изученного круга по значению РОВ в'их миграции отчетливо дель-оя на две группы. 'Железо,РЬ, Сч тяготеет к высокомолекулярным, менее м^грационноспособным, склонным к осаж^нию в и люьиалыюм горизонте. Цинк, Cd, Мп преимущественно связан со среднемолькулярными. труднее осаждаемыми РОВ.

Включение азротехно/е^ных тяылых металлов в воднораотворимые органо-минеральные соединения - основной,если не единственный м ханизм, способный снизить тяьеломгтальную нагрузку ирнловерх ностгчх горизонтов аа счет пег>ерасп;У'делбнчя металлов в большем объеме и частичного выноса за пределы профиля.

Поскольку вынос металлов с поверхности "ючьы контролируется гумусовыми соединениями, процессами переноса и миграционного обновления гумуса, то устаж злекие стационарного', равновесного распределения тяжелых металлов в. профиле требует интервала времени, близкого к необходимому для формирования гумусового про-

- -

филя, пак минимум на порядок превышающего "техно г( лное" время накопления существующего на настоящий момон. фонда тяжелых Li-таллов.

Р, 4. Гидрохимия внутри~очвен»"]'о ст^ка г. олиготрофных условиях почвообразования. Олиготрофные условии поч. .(образования создаются лри низк'*1^ б^опродугеп-чности геосистемы (ил:: па отдельном ее тгрриторш*льном выделе), пр" маиом поступлении органических веществ в детритное звено ококруговооота. .акие условия существуй!' на "одопазделах с угнетенными рододендровыми дубняками, тде листовой опад сдувается.

Гумус-аккумулятивный горизонт имеет мощность . 3 см. морфологически сле'о выраженный лчлювиялъно-гумусовый горизонт растянут: содержания гумуса свыше 1% прослеживается до глубины 1 м. Валовые содержания железа фиксируют слабое элюв'/вдьнc-^илчюв'<,.-альное его перераспределение, алюминий имеет четко выряженный иллювиальный ма. ;имум (гор. Bnf - 30-50 см). По сравнению с другими изученными объектами злювиальпо-иллювк льное пер^рас. .ределение алюминия проявлено наиболее контрастно - размах содер.ча-ний достигает 4,6'. Логичи.;-увязать это с низкой кислотностью профиля, обусловленной атмосферными кислотными выпадениями. Отсутствие буферной емкости, способна поглощать аэрально-те' • ногенпые поступления Н+-иона, : ..иводит к какопле чю з поглощающем комплексе водорода, который преобладает i. 1.д Са и Mg. При ослаблении биогенного фактора техногенная трансформация в первую очередь проявляется ь изк;ене''ии наиболее лабильных свойств (состав поглощенных катионов), но ужо затрагивает и более консервативные - изменения в ьаловом составе прг>фи,..л.

Лизиметрические воды наследуют от атмосферных осадков ьысокую кислотность по всему профилю (рп 4,33-4,68), нейтрализации почти не происходит. Vve после фильтрации через 3 см гумусового горизонта минерализация лизимь грических вод возрастаем bti>o„ по сравнению с дождевыми. Рост минерализации обусловлен поступлениями е раствор сульфатов,кальция и калия. Су ,фаты поступают .в результате растворения "суих выпадений". Источники Оа и К, вероятнее всего, биогенные, но концентрации этих катионов в 2-о раза ниже, чг • в подстилочных водах зутрофного бурозема и быстро падают с .глубиной. В 'бязи с дефицитом Са основным катионом становится ,Гд пр-делы почвы vxofr сульфатно-матььые пастворы. Ослабление мощности биогенного фактора приводит позрастанию роль петрохимического и техногенного факторов формировании химического состава вод.

Оли"Ч'Тг.сфный профиль получает б^кие с эутрофным количества

техногенных металлов в растворенной форме, но, в силу близости к'эмиттеру, более чем в 2 раза нерастворимых. Свинец в рает-Борах,прошедших фильтрацию через маломощный гумусовый горизонт, почти э уменьшается по сравнению с дожди• и, с глубиной содержания растворенного РЬ уменьшаются в 5 раз.- Почвенная толща с меньшим участием РОВ во внутрипочвенном потоке эффективно выво-•ит свинец из миграции. Цинка лизиметрические воды содержат больше, чем дс/кди, ва счет растворения сухих аэрозольных выпадений, но он эффективно выводится ИЗ ы лграции. ТранБитно через почву проходит ^коло 10,. РЬ, 7п, С<1,» начинающих миграции в ней.

Железо на 00-80% перемешается в составе тонкодисперсных взвесей. В профиле происходит мобилизация железа, трансформация растворенные флрм во взвешенные и их осаждение, о чем свидетельствует количество и соотношение мигрирующих форм железа. > '.рганец перемешается и выносится ва преде лы прг *шт почти полностью в растворенном состоянии и -в заметно больших кс лчеси -вах чем в эутрофном бурозе.ле, повышение "ислоти '¡сти растворов вызывает мобилизацию марганца твердой фазы цочвы, снидение запасов фонда биофильного элемента. Алюминия в растворах олигот-рофного профиля больше,чем в других слу. лях.

Меташюносность дисперсного лтериада, перемещаемого лизиметрическими водами, высокая, но содержания всех техногенных элементов в веществе горизонта А0А1 больше, чем в дисперсном материале, выносимом из него. - Глубже наблюдайся обратное, соотношение: хотя концекграции металлов во взьеои И снижаются, чо остаются намного выше, чем в почвенном мелкоземе. Миграция техногенных метаплог в почвенном профиле в составе нерастворимого материала не является простым "просеиванием' дисперсных частиц через почленную среду, а с 1ровоадается изико-химическими ив-менениями миграционных форм,

. Сравнивая геохимию лизиметрических растворов эутрофного и олиготроф :01 о профилей нужно отметить, что олиготрофный пгю-филь, не име. дий буфер ой системы в форме горизонта подстилки, слабее противостоит воздействию кислотного аэрального потока и С особствует более четкому проявлении особенностей с« нокислот ного процесса, в частности, повышению подлинности Ре, А1, Мп.

5.5. Гидрохимия местного стока и баланс вещества в техноге-рсистеме. Воды, дренирукь.ле техногеньо-аагрчаняеыый водосбор, в целом сохранят химический оост з почвенных вод, формирующихся в: эутрофных профи°ях (алиготро4иые участки занижают не более 10% территории)', В отличие от вод ¡егионального развития загрязняемый водосбор сбрасывает сульф. но-кальци* зые воды. Техно-

генный ''имлу-ъе" аграрного миграционного потока пронизывает геосистему на всю вертикаЛ! ную мощность. Сохраняется характерная для техногенных пониженная, против фоновых, хлоридгость вод. Нейтр, шзуетег кислотность, свойственная атмосферным И почвенным водам. За времг инфильтраиии от почвенных вод до разгрузи увеличивается содержание На, но снижаются концентраций К, Возможная причина - формирование вторичных минералов в выветрив,-лощихся породах зоны иж'-'льтрации. В пользу этого предположения свидетельствует частичное выведение из миграции кремнеземе..

. бона инфильтрации является поглотителем основной части металлов, • поки^-чоилх почвенный профиль тем не менее их концентрации, за исключением марганца, ™ 1,4-1,6 раз ^ыше, чем г родниковых водах фонового водосбора. • Размах концентраций металлов в родниковых водах намного ною, чем ь атмосферных осадках. Геосистема стабилизирует микроэлементный сток. Зависимое: между расходами в;Ды и концентрациями металлов не прослеживается.

Рассматривая баланс вещества на водосбире, следует отметить транвитность С1-иона, н; левой баланс К. В полтора ра^а больше учтенных поступлений выносится сульфатов - следствие не полного учета всех серусодержащих выпадений. Основные Кагионы, теряемые геосистемой - Оа и N3. Суммарный ионный сток - 16,1 т/кв. км. год, потери минерг- ьных веществ в растворе! ой форме - 6,4 т/кв. км. год, что близко к аналогичным величинам в фоновом бассейне. Поступление клелотных осадков в геосистему, сохраняющую почг "'нно-биотический блок, еще не изменило естестьенный тр'-нд геохимии функционирования геосистемы в целом.

Одновременно с потерей вещее ва в . растворенной ф^пме геосистема накапливает нерастворимы!* материал аэрозольных выпадений, вдвое превышающих поступления в фоновой I осистеме: 15,7 против 8,9 г/кв. м. год. Техногенные металлы аэральных поступлений в подавляющей части закрепляется в геосистеме: свинца и кадмия выносится'1*3% от поступлений, цинка, меди - порядка 10%. Основная часть выносится в растворенной форме.

Техногеосистема характеризуется двойственностью функционирования. В силу промывного режим?, и идущих процессе^ выветривания минеральных и разложения органических компонентов геосистема является элювиальной, но при атом аккумулирует пыле.,ые выпадения и техногенные тяжелые металлы. "Самоочищение" геосистемы от металлов в реальных интервалах времени невозможно,

Геохимия почвенных вод в услови х деструктивного воь-^йстъня технэгенеяа. Такие условия существуют на площади, при-

легавщей к промплощадке предприятия. Поражение растительности фитотсч-ичннми газами тривелс к почвенной эроэи" и формированию ехногеннон пустоши. Мощность эродированного слоя - 10-15 см. Почвеик -грунтовая толща сложена щеб исто-песчано-пы.' ^ватым материалом, ан"логичным рассмотренным выше. Почва кислые по всей к. дности: рН "Т 4,1 до 4,Г®. Высокоаномаль"ые концентрации металлов устанавливаются только в верхних двух сантиметрах, причем коэффициент аном; 'ьносги Ри равен 9; 1.1 - 15; № - 4,0. (В верхних двух сантиметрах олиготро-'оного профиля, соответственно: 243 1п и 3). Точва'не успевает накапливать!металла благодаря ;егулярному поверхностному сммву.

■ Ионн;.1'1 минерализация лизиметрически.-; вод в „ггих условиях наиболее высокая, что связано с дополнительным поступлением хлоридов (эксг. .нироаанпс :ть к-мор( :им туманам), сульфатов (близость к источнику и выпадения сульфидов),- За в^ем: фильтрации вод промслодлт нейтрализация с.тмо-техиогенной кислотности, сопровождаемая накоплением в растворах катионов ос.,ований. Все ще-Личньь и Щелочноземельные элементы в растворах "абиогенного' 1рофиля содержатся ь более ь-хоких концентрациях, чем в раствс р-1>; полноразвитых бу, земов. Отсутствие буферирущих биогенных механи;. ,кг глет возможность активно проявиться сернокислотному процессу. Содержания элементов в водах с: бг изменяются по глубине. Особенно показательно поведение калия, концентрации которого при отсутствии горневого'поглощения стабильны. Лизиметри--•?ские воды в эти/ условиял имеют.' сульфатно-кальциевый состав, хотя Са зангмает.последнее место по валезкм количествам ср^ди элементов основного состава породы. Глльций как и з фоновых условиях, в 1|^рг:/ю очередь выносится из минерального субстрата, но в сернокислотных условиях процесс интенсифицируется и по от--ношению к мРУГИм элементам.

.Техногенш. металлы присутствуют в раствор, .х в высоких концентрациях: РЬ, 2п в растворах '.-3-4 и 2-£',5 раза больше, чем железа. Желе: а в расг.орах на порядок больше, чем в «ругих изученных менее подкмсляемых буроземах. Сернокислотная обстановка Интенсифицирует поступление е раствор А1, Мп. Мооилизация пет-рогечных элементов происходит в приповерхностном горизонте, с глубиной концентрации снижаю.оя, особенно- А1. Без "защиты" органических соединений А1, вероятнее виего, выводится растворов вследствие осаадния аморфного тригидрита окиси алюминия, в :осле7.ую®м трансформируемого в гиббсит. Количество минералов 'вобол.'югс глинозема в профиле сильно «зкисляемой почвы не мо-уг Чл-го с^-цеетьенным иа-зу краткоирс»екностй. в масштаб?" по-

дога.еза, воздействия фактора. О идущем процессе 'южно судить по анализам жидкой фазы, но приобретаемые нот ¡е свойства мс.;4 -логически и ечалитическм пека не проявились

Железо в составе нерастворимых частиц становится преобладающей формой переноса в приповсфхностном горизог.те и ■ аккумулируется в нижней части профиля. Концентрации Ре, Мл, техногенных металлов в веществе взвеги сильно яакисляемого профи.-.я выше, чем в других случаях. Перемещение метилов в прск{ че сопровождается гетерофрчнши переходами.' раствор - взвесь транспортируемая - твердая фаза п^чвы.

Сопоставление геохимии внутрипо^ энного стока различных объектов, показывает, ч.-о уменьшение емкости биокру . оророта в системе, особенно его деструкциош. уГО звена, в условиях техногенного пакис,пения позволяет проявиться сернокислотному процессу с характерно», для него интенсивно^ трансформацией минеральных компонентов. Хедквиальный процесс замешу с я серни• кислотным.

Глава 6. ТЯЖЕЛ!..:-МЕТАЛЛЫ В РАСТЕНИЯХ Накопление тяжелых металлов в геосистемах делает необходимым изучение их геохимии в компонента с унылей скоростью с. 6 мен них процессов, нежели рассмотренные выше.

Процессы обмена металлов организмами '.о срецой • носят двойственный характер. Растения регулируют поглощение и накопление элементов, но не могут полностью нейтралияовать "геох^ и-ческое давление" среды. Количество и соотношение микроэлементов (тяжелых металлов), вовлекаемых в биомассу, определяемся гено-тиническими и экологическими факторами. 3 условиях техногенной аномалий, при мощном первичном потоке металлов из атмосферы и трансформированном вторичном из почвы, определяющим фактором яв.шется экологический.

Достоверно О' корневом поглощении мета .оь можно суд..гь по .составу ксилемных растворов. Такую в змолп'ость представляет анапи'в бьрезов-.х соков и сопоставлении с составом лизиметрических-растворов- мест проиврастс ия. Отношения концентраци зле...ентов (г->казате ль, аналогичный коэффициенту биологического поглощения),. образуют слрчующий ряд:

К > Са > Мп > Мг - гп > Ти Ре > РЬ > Сс1 > А1 > Си > Ка 23 10 б 5 ' Б 1,7 0,85 О,Ь 0,6 0,4 0,3 О,'7

Как представляемся, И отделяет группу активно, поглощаемых элементов от лимитируемых. Из техногенных элемент а из растворов активно извлекается только 7.п. Возможно, изученный род

- 26 -

(Betula) является цинкофилом.

Исслздоврние '--енее динамичной Фазы биокругоь^рота - фотосин-.етических органов - позволяет оценить динамику химического состава листьев за вет тацио,-ный г риод. Развитие в условиях эколог^-геохш-.ическо'-о стресса требует от растения повышенных &1.ергетически}. затрат и физиологических перестроек. Об этом свидетельствуют более высокие концег^рации фосфора и калия в листьях дубов, произг стающих в условиях интенсивного техногенного давления по сравнение с фоне л.

I saw ;ка накопления техногенных металлов листьями *v6a зависит от модуля аэпальног. поступления (то есть от удаления от источника) и от погодных условий, но в целом в течение вегетационного периода происходит наращивание количества металлов. По сравнению с фоновым местообитанием максимальные накопление свинца превышают 50-кратные, цинк^ - 13, кадмия - 19-кратные. Иг-1ыток ^ехногенньг элементов приводит к дисбалансу важнейшего биофила - Мп: замедлению темпов его накопления листьями, с одной стороны! и к о-лаблению оттока элемента в запасающие ткани. перед листопадом, с др;той. Аналогичная тенденция прослежива-1 .-ся и для суммарного количества зольных элементjb. Тяжеломе-талыш.; стр. .с, вызывая нарушения микроэлементного гомеостаза, отража тся и на физиологии функционирования, приводя к развитию Суховершинностм деревьев, обилию некрозов листьев, оолее синему раз; ушение хлороф-лла и наступлению, листопада.

Распределение металлов в годовых кольцах древесины дуба фиксируем "техногенный" период развития достоверно более высокими концентрациями всех техногенных злемет >в, чем в древесине "дотехногенного" древесине дуба из фонового местообитания. Внешнее молодые кольца активно функционирующей древесины обога-' даны минеральными веществами в целом, техногенными и биофильны-ми элемен: а^ влгбых условиях приизрастанил - . свидетельстзо радиального nept лложения эпементов. В процессе роста происхс-дит изъятие минеральных компонентов, в том числе и микроэлемен-^о из тканей, теряющих физиологическую активность и концентрирование металлов в наружных слоях прилегающих к функционируй-шей "с иле Me, откуд-i оди могут быть включена в процессы метаболизма. Наблюдается снижение общего sanaca минеральных веществ в древесине в условиях загрязнения. Избыточные количестЕ". тяжелых Металлов снижает уровень поглощение, метаболизм и накопление в валаозкадх тканях элементов-биофилов. Ч импактных условиях произрастания годичной радиальный приоост древесины ниже, чем в Фон )ых. Отмечается Положительная связь кедду величинами ради-

аяьнто прироста и концентрациями биоцмльных элементов - Мп, Ре, 7.п.

Несмотря на обогащение д; евесины металлами, основным депонентом техногенных элэменто« в условиях загрязнения ьлляетси кора, в которой, в основном в нарукьых ее слоях, гнкреплено 80-901 суммарного запаса (за исклюгением Си и К'/О. На до о древесины приходится м^нее 1% еум"арною количества свинца. Паи олее вероятный механизм накопления - овяэш .ние метал! з фенольными соединениями таннидоь ь органо-;.,/.неральные комплексы. Устойчивая многолетняя аккумуляция зндо- и зкзочоступлений юталл делает древесную кору чувствительным индикат ,>ом аэрального загрязнения. По отношен ш к массе металлов, накапливаемых зеленой фитома_:сой, в течение вегетационного периода в древесине депонируется 2-9% РЬ, 2п, Сс1 и 10- 20% Си, го, Мп.

дифференцироьанно^ опробование органов и тканей многолетних растений (кустарников) в обычных условиях и в анома ьном пол.-показывает однотипное распределение металлов, но п ч азных уровнях концентраций. Тялелом&тальняя . .грузка тканей возрастает в следующей последовате- ности: древесина стволов < древесина толстых коней древесина однолетних побегов репродуктивные органы < листья < кора корней < кооа стволов <■ тонкие (сечением менее 1 мм) корни. Барьерные функции Ки^" корней наиболее четко проявляются при анализе тонких корней не только по отношению к техноге.шым элементам, но и для Ре и Мп, то есть направлены н - нейтрализацию не "токсичных" элементов, а с:;о. ее - токсичных уровней любых элементов. Корнеьой барьер неспособен полностью предотвратить поступление металлов даже в репродук-тиЕйые органы. В этом отношении Сд опере: .ет другие элементы.

Степень поглощения металлов, оцениваемая показателем, аналогичным коэффициенту биологического поглощения, уменьшается но ме; э роста концентраций элементов в среде обитания. Наиболее высокие коэффициенты характерны для С<1 и '¿г .. Для существенно белковых организмов, которых в разной степени исследован высшие грибы и некоторые педоб!. нты, характерно опережающее, по сравнению с 2г накопление С<1 Для расти-тел :шх организмов, существенно целлюлозных, это явление выражено менее че'1'КО.

В целом лесной покров геосистемы способствует накоплен' ч и сохранению аэ. отёхногенных металлов на поверхности почвы и в ее приповерхностных .ориэонтах в силу: (а) более интенсивного выведения металлосодесжащих частиц из атмосферы по сравнению с выпадепиями на открытом месте; (б) включения в ежегодно обнов-

ляемую биомассу часть мет ллоь предшествующи поступлений за счет перемещения элементов с рас ых глубин почвы на ее поверхность; (в) закрепления металлов корой тонких корней, ъ значительной части, ежегодно отмирающих, но свярывыоших металлы с органическим зеществом и поэтому паддерлмнающих накопление металлов в корнеобитэ'чюм поверхностном горизонте.

Благодаря предпочтительному поглощению кадмия по сравнению с другими элементами, растительность, особенно микоризообрааую-щая, способствует его относительному накоплению ь органогенных гориарнтах почпы, одни, ая 7, п: Сс1 отношение в пользу более токсичного элемента.

Глава Г. ТЯЖЕЛ® МЕТАЛЛЫ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ ПОЧВЫ И ФОРЫ ИХ НАХОЖДЕНИЯ.

Металлы аьральгл. выпадений и элементы," прошедшие цикл биологического круговорота, суммируются- в годовом оааде. Горизонт опала и подстилки являются зкрансм-накопителем и средой трансформации аэральных и биогеохимических.миграционных форм в почвенные. Для подстилочной подсистемы характерна высокая^ по сравнению с минеральной частью профиля, динамичность трансформационных процессов, вследствие чего на протяжении несгольлх сантиметров мощности ппоисходят коренные изменения состава и свойств исходного материала.

По мере разложения органического материала содержания металлов в не>? ьозрас ?ают. Накопление тяжелых металлов происходит в больщих пропорциях, немели увеличивается зольность материала, то есть их вынос отстает от выноса элементов зольного остатка. Античной миграции марганца, . возвращению е! о ь биокруговорот, способствуют процессы гумусоо'бразования. другие металлы накапливаются. На поверхности минеральной части профи:... обре уются максимальные накопления. В первых сантиметре.* сконцентрированы остаточные накопления аэрального потока техногенных металлов за 5-15 лет, ес/.л не уч"т: зать трудно определяемую долю рециклич-ных металлов. Разница в размере запасов металлеь в подстилках аномальных и фоновых условий для Ге менее 3-кратной для техногенных - более десятикратной, а запасы Мп в пределах ореола загрязнения уступают аапас; ; в фоновых условиях. Одна из возможных причин - инфильтрг. .ия подкисленных атмосферных осадков.

Авральные металлоносные поступления концентрируются, "сгущаются" органогенным горизонты, в конечном итог формируется своего рода "пленочная" аномалия. • г 'ижение концентраций с глу биной происходит по экспоненте, к <1 ноным уровням концентрации

тяжел1« мета'ло« прйб.т«каюте>! на глубине 15-30 см. В эутро£ннзГ уел виях, когда формируется большое количество рпстворимчх органических веществ, аномальная составляющая проникает глу'ж, чем о олш jTpo^Hnf? Скорость г.ередвшчения фронта аномальных концентраций в глубину - С,2-0,4 см/год. Даже й условиях интенсивной локальной ноьерхностной эровии скорость наращивания аномального объема ь^ше скорости его срезания.

Фэнд тяжелых металлов, накопленнг- геосистемой, образован комплексом соединений различной устойчивости. В их числе могут быть неизмененные техногенные соединения, промежуточные и конечные продукты их гипергенной трансформации. Для оценки соотношения этчх форм нахождечия тягселых металлов выполнен селективный фазовый анализ. 'Буферная ацетатио-аммонийная вытчжка с рЧ 4,5 используется, как правило, для оцен"и фонда "подвижных", слабо закрепленных микроэгементов, доступных для поглощения растениями. По отношению к. техногенно-аномалы-шм ночв^- : такая интерпретация результатов ацетатной вытяжки затруднена, поскольку ею растворяются и чисто техногенные соединения -сульфаты, окислы металлов, металлический свингц. Максимальные количества металлов этой вытяжкой экстрагируется из загрязненной части профиля, степень экстракции составляет 22-44% валового содержания РЬ, 29-70% Zn, Cd. Фиксипуется слабо выраженное накопление Pb, Cd в и колъматированном горизонте на глубине 180-200" см, не выявляемое валовыми концентрациями.

В большой степени (50-73% валового коли»'эства) вытяжка извлекает Мп р верхней части гумусового-горизонта. Процессы синтеза гукусовых веществ поддерживают высокие запасы двухоалентнео Мп. Железо почти не затрагивается этой обработкой.

Вторая обработка - восста1 овленит гидрокс ;ламином в ацетатной среде. Легко восстанэпливаемый Мп преобладает н^д ацетатнорист-воримым в иллювиальном горизонте. Вынесенный из гумусового горизонта Мп выходит из циклических процессов окисления-восстановления и закрепляется в со-таве оксидов. Распределение экстрагируемых форм железа вы. чсовывает иллювиа; ^ную кривую с максимумом в верхней части гор. Bhf. Менее контрастные аккумуляции Fe и Мп приурочены к инкочьматированному горизонту. Свинца, Zn, Cd экстрагируется меньше, чем предыдущей обработкой, кривая распределения'аккумулятивна, но выдел.гется глубинная аккумуляция Fl> в инкольматированном горизонте, где иллювиируемый металл связывается осаждающимися оксидами Fe и Мп.

Окислительная обработка перекисью вод«, рода переводит в раот-чпр металлы органических соединений и сульфидов. Разделить эти

формы использованной методикой невозможно Максимальные количестве окисляемых фирм техногенных металлов экстрагируется из .ерхних 2 см, степень экстракции ЯЬ превышает 30%. Высокая степень экстракции наблюдг тся 1 ль ко ¡ри выходе больших абсолютных количеств ^еталл'~в. Нет оснований все количество с челяемых форм техноге!. .ых металлов в приповерхностном горизонте считать, связочным г органическим веществом. Иллювиированный гумус на глубг чх 30-130 см содержит РЬ, 1п на уровь^ первых мкг/г -техногенный импульс в нем еще не зафиксирован.

I .'Деление .жисл^емых форм железа марганца рис?т акку-ыуляти»,чо-иллтвиал>>ный пр ¿иль, вложенный в гунусог'й горизонт: возрастание к еГо нижней части и резкое снижение в кровле иллювиального, отражая св?зь этих металлов с более подвижными фрикциями гумусовых веществ. •

■ Рассмотренными тремя вытяжками г'-страгир/ется комплекс наиме-V-?'; устойчивых фог,м нахождения металлов, слагаемых исходными техногенными соединениями и продуктами их первичной трансформации процессами педогенеза. Для всех элементов отчетливо проявляется уменипение сумма, >юй степени экстрякц > с глубиной. ' £

■ -.кумулятивном горизонте извлечение РЬ, Сс1 достигает ЭП-Эб?; 2п, Со - Э При концентрациях, близких к фоновым, степень экстре1 :цик снижается до 12-ЗОХ суммы, кенъ.ле других элементов затрагивается -нелезо.

Для •> звлечения белее устойчивых оксидов Го выполнена восстановительная обработка гичраг н-хлоридом. Такого Ге извлекается в десятки раз "ольше, профиль распределения - иллювиальный, степень извлечения - от 30% в низах гумусоьлчэ горизонта до 3% В декольматированн а. Техногенных металлов переходит в раствор меныг\ . чем в предыдущие вытяжки, из ''аномальной" части профиля, г близких - из фоновой. 1'идрооксиды Ге обогащены РЬ, 2п, Сс1 только в умусовок горизонте.

В нерастворимом остатке чномалоные концентрации устанавливаются ь пределах верхних сантиметров почвы и обусловлены устойчивыми техногенными соединениями. В гумусовом горизонте остаточный свинец ^оставляет 2-67» валового количества, 7,п,Сс1 -10-1"%. В иллюеи? "ьном горизонте неэкстоагированные металлы доставляю™ 40-80% исходного сод>>гжанич и связаны с перрччнымк м-кераламк. '^аким образом, фонд металлов техногенных .юступле-чий почти: целиком состоит из пэрв"чно-те>'ногенных и мегаста-бильных соединений, пока еще не прпедших з равновесие с оу-шестьукй'.мми условиями гипергенеза.

- Si -

выводы

1. Функционирование геосистем слаге.ется из комплекса экзо- и ондо- обменны': процессов. оеществе"Ный обмен осуществляется i результате сложного сопряжения разноскпросг,ных миграционных потоков. Поступление в миграционные потоки антропогенных веществ в количествах, не свойственных естественной геохимической, нагрузке, ведет к изменению функционирования, а в последующем - к структурной перестройке геосистем.

2. Геохимическая нагрузка приходящей части баланса вещества в ландшафтно-геохимических системах прибрежья Сихотз-Алшы формируется иод влиянием аэрозольного вещества глобальных потоков, поступления юрских ->лей и транопирационных выделений растительности. О ними поступает 5,4 г/кв. м. год растворимых веществ и 9,2 г/к . м. гс неоастворимой пили.

3. Для геосистем низкогорья на кислых вулканитах характерна слабая степень трансформации минерального нещест&а, ¿.идущая, а основном, к физическому измельчению (пылеобр; зованию) и в; /три-почвенному перемещению (партлювация). Выносу злементоь-биофи-лов, освобождаемых при выверивании, противостоит механизм би-округовор^та. При ослаблении его влияния (в с'не инфильтрации трешинчых вод) происходит вынос кальщ , в зоне развития хелы-виальпого выветривания - нат ия. В заметных . ллнчеетвах геосистема теряет SI, Na, Са Потери вещества с жидчим стоком близки к 9,5 г/кв. м. год. Потери твердого вещества происходят эпизодически.

3. Выбросы завода, ведущего переработку сульфидных руд, локально трансформируют геохимическую нагрузку азраль"ого миграционного потока в сернокислотную с высокими содержаниями Ри, Zn, Cd, Си в растворенной и тве^дофоаной формах. Изменение миграционных форм элеме"тов техногенного яэрального потока происходит уже в процессе перенос . в атмосфере.

4. Буферные возможности геосистемы противостоять сернокислотному процессу зависят от ее биопродук. ¡вноси: нейтрализация кислотности осуществляется -татионами живых растительных тканей, опада и подстилки, а также в резул.гате конверсии сильной минеральной кислс ности в менее агрессивную органическую.

5. Сернокислотное воздеС. твие в первую очередь проявляется в изменении наиболее динамичных характе^исг'к: снижение значк лий рН растворов всей миграционной цени, смене гидрокарбонат..ых вгт сульфатными, снижении насыщенности почвенного поглощающего комплекса основаниями, увеличении роли поглощение . водорода и алкш' ия.

- -т -

6. В условиях подкнслен..я возрастает доля более дисперсных и растворимых органических веществ Фульвокисдотной природы, возрастает роль фульвокислотной компоненты в твердофазном гумусе. В наиб( :ее жестких условиях, при отоутств1 л поступления органических остатков происходит кислотная деструкция имеющегося запаса гумуса и выкос в форме низкомолекулярных органических сое-д ¡нений.

7. При отсутсч ии био-органического буфера сернокислотный процесс проявляется выносом Ке,. А1, 'Мп, катионов оснований. Процесс наиболее а' •"ивен в верхних сантиметрах мощности почвенного профиля.

8. Растения адекватно реагруют на повышение концентраций тяжелых металлов в среде, .фференцируя их содержания по органам и тканям, частичн" лимитируя поступление "корневым барьером". Р .стительный покров в целом способствует н' копле;.ию и закреплению металлов в геосистеме, трансформируя их формы нахождения.

9. Аэравйный поток металл.оь суммируется с биоге химическим в горизонте . опада и подстилки, многолетние поступления "прессуются" в тонком слое на поверхности минеральной части г очви. Перем( зние металлов по профилю связано с иллювиировани-ем и осаждением воднорастворимь..^ органических веществ. Темпы переноса определяются временем иллювиального обновления гуь-уса, которое по меньшей мере на порядок превышают "техногенное" время развития геосистемы.-

10. Накопление тяжелых металлов, достигающее 93% поступающих РЬ, Сс1, порядка 90% - Ъх\ и Ос!, происходит в форме первич-.

но-те'хногенных > метастабильных промежуточных соединений, не приш дших в равновесие с существующей геохимической обстановкой. Кислая окислительная среда, интенсиьныый промывной режим, фульватный состав гумусовых соедиений должны способствовать существенному выносу тяжелых металлов, но временной интервал недостаточен для достоверного проявления воздействия этих факт-ров.

11. Изменение геохимии миграционных потоков, поставляющих Т1:'/ногенные элементы в геосистему, ведет к изменению ее функционирования и в последующем, вследствие ^того, к перестойке структуры геосистемы.

• Описок раил1, опубликовань л по теме диссертации (в ^ом числе и в соавторстве)

1. Геохимические черты некоторых ручных элементов в техногене-зе // Природа и человек. Владивосток: ДВЩ АН ССо?. 1973.0.75-03.

2. Роль техногенисо фактора в формировании ионного стока (на примере одной из рек Приморья) // Геохимия зоны гкаергенега и техническая деятельность человека. Владивосток: ДВНЦ /Н СССР. 1976. С. 17

3. Химический состав снеговых код и его изменение техногенными факторами // Там же. С. 48-56.

4.Техногенная геохимическая аномалия в почвах и некоторые аспекты ее Сормкрования // Тез. докл. V Делегатского съезда Всесоюзн. об-ва почвоведов. Вып. 2. Минск: 1977. С. $2-94.

5. Некоторые черты гидрохимии пресных вод в островных условиях Южного Приморья // Процессы миграций вещества в береговой зоне. Владивосток: .ДВНЦ АН СССР. 1978. С. 68-77.

6. Сравнение некоторых ' способов оценки влияния техногенеза на окружающую среду // Там же. С. 78-84.

7. Особенности формирования химиче1 кого состава стока малых водосборов среднего Сихотэ-£линя // Вещество и энергия в естественны:- и преобр.' зумых геосистемах. Иркутск: ИГСО АН

. СССР. 1978. С. 114-118.

8. Этапы формирования химического состава вод поверхностного стока в прибрежных условиях среднего Сихотэ-Алиня /./ Гидрохимические материалы. Т. 76. 1979. С. 15-21.

5. Миграция микроэлементов в бурых горно-лесных почвах//Почво-ве;„эние. 1979. N 11. С 51-60.

10. Формы миграции тяжелых металлов в почвенных водах //Миграция загрязняющих веще :тв в почвах и сопредельных срэдах. Л .-Гидрометеоиздат. 1С80. С. 235-242. '

И. Формы закрепления микроэлементов в природно- и техноген-но-аномальных почтах // Тез. юкл VI Делегатского съезда Всесоюэн. об-ва почвоведов. Тбилиси.. 1981. п. 100-101.

12.Тяжелые металлы ч геосистемах (к методике исследования■ /' Сихотэ-Апинский биосферный район: принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1981. С. 62-8-о.

13. Микроэлементы и растворимое органическое вещество лизиметрических вод // Почвоведение. 1Р81. N 11. С. 50-59.

¿4. Геохимические исследования' аномальных геосистем // 1'еог- . рафия и природные ресурс". 1981. N 4. С. 148-154.

15. Эколого-геохимическда принципы установления ПДК тяжелых металлов в почвах//Химия в сельском хозяйстве. 1982. N 3. С. 10-11.

16. К оц.нке миграции техногенных тяжелых металлов в природ-но-техногенноь ландшафте //ВИогеохимический круговорот веществ. М.: Наука. 1982. С. 70-71.

17. Распределение и формы нахождения тяжелых металлов в гор-

ных буроземах Сихотэ-Алиня как индикатор техногенного ореола рассеяния // Добыча i. лезных ископаемых и геохимия природных косистем. М. : Наука. 1982. С. 166-180.

18. эиметрические исследования системе геохимического мо-нитЪричга//Хи"ия в сельском хозяйстве. 1982. N 12. С. 38-40. *

19. Исследо' ние аэральн Ч и водной миграции тязкелчх металлов в техногенно-эчомальных ландшафтах П Методы исследования айт--чэпогрнных ландшафтов Л. : Геогр. об-во СССЬ 1«я2. С. 95-96.

20. Химический состав атмосферных осадков Сихотэ-Алинекого би-осф-^рнсо BcinotL дника как показатель фоновых характеристик атмосферы // Прикладные ъ. лекты программы "Человек ч биосфера". М.; Советский комитет МаВ". 1983. С. 196-212.

21. Миграция тяжелых металлов в растворах аномальной техноге-бсйстемы /У Изв. АК Сгпр-, сер. географ. 1983. N 2. С. 42-49.

22. Комплексные геохимические исследованля ьа природно-техно-!Гечном полигоне // Методы изучения техногенных геохимических аномалий. M. : «МГРЭ. 1984. С. 53-58.

23. Взаимодействие оастительности с потоком металлоносных аз- . розолей // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредель- ' 'нзх средах. JL : Гидьометепиздат. 1985. С. 97-101.

24. Tlxf Г' !ез как фактор изменения элементарных почвенных Процессов // Тез докл. ''.''1 Делегатского съезда Все^оюзн. об-ва почвоведов. Т. 4. Ташкент. 1985. С. 6.

25. Поглощение химических элементов дк эвесной растительностью различных эколого-геохимйческих условиях // География и природные ppcypci:. 1°35. N 3. С. 117-125.

26. Микроэлементы аэральных поступлений в чочвах // Микроэле-т Менты з антропогjH'' JX ландшафтах Дальнего Востока.' Влдивостск. ДВНЦ АН СССР. 1985. С. 15-28.

27. Горнопромышленный технагенез, его геохимия и мониторинг // Геохимия "ехногенс-'а. Иокутск: 198Ь. С. 63-67.

28. Баланс и трансформация миграционных форм тяжелых металле э 'в техноге^скстеме . /, Миграция загрязняющих веществ в почвах и допредельных сред .х. JL : Гидрометеоиэдат. 1905. С. 89-97.

29. К методик^ . оценки геохимического воздействия промышлен-'ноотч на окружающую среду // Влияние прмышленных предприятий на Окружающую среду. М.: Наука 1987. С. 73-78.

30. Поглощение металлов вьигими грибами в градиентом ноле фао'сеянип элекёнтов // Там же. 0.196-203.

,'31, 0 потенциальной способности рудничных стоков к самоочищению ,//■, 'Современные проблемы чриподопошвования (региональные ней' Влад^иосток. .ШЩ АН ССОР. 1987. С. 111-115.

м. слияние азротехногенного подкисления на свойства горных буроземов // Почвоведение. 198?. N 8. С. 75-30.

33. Исследо! .-лия по проблеме микроэлементов на Дальнем Востоке // Макроэлементы в СССР. Вып. 28 Рига: Зинатне. 1987. С. 69-73.

34. Миграция тяжелых металлов в техногеосиегемах и некоторь' аспекты методика геохимического мониторинга//Методы оценк состояния природной срсды. Владивосток: ДВО АН CCCt. 1987. С. 20-27. ^

35. Геохимическая дендрохронология фоновых и импактных эколо-го-гесхимических условий // Мониторинг фоновогр загрязнения природных сред. Вып. 4. Л.: Гицромстеоиздат. 190*". С. 327-341.

36. Почвенкчя фауна „ аномальных эколого-геохимических условиях // География и природные ресурсы. 198Г N 1. С. 92-97.

37. Effect of *:v3ld rain on properties of mountain broun forest ■soils // Soviet Soil Science. 1988. Vol. 20. N 1. P. 105-116.

38. Содержания тяжелых металлов в листьях дуба монгольского условиях аэротехногенного воздействия // Лесоведение. 1&.0. С. 45-52.

39. Миграция и аккумуляция гяжелых металлов в гумидных природ-но-техног нных геосистемах // Тяжелые металлы ь окружавшей среде и охрана природы. М. : Изд. МГУ. 19Е37 С. 197-201 Г

40. £азовый состав металлов в .тральных выпаден:.лх и техноген-но-аномальных почвах // Там же. С. 214-216.

41. Распределение металлов-поллютантов по органам растений // Биогеохимическа- ' индикация окружающей ср ">ды. Л. : Наука. 0.18.

42. Процессы современного выветривания в ландшафтах Сихс тэ-Алиня // Прибрежная зона Дальневосточных морей " плейстоцене. Владивосток: ДВО АН СССР. 1988. С. 77 83.

43. Реакция геосистем на аэротехногенное подкисление // Миграция загрязняющих вел^отв в почвах и сопредельных средах. Л. : Гидрометеоиздат, 1989. С. 265- .72.

44. Роль воднорастворимых органических вешэств в переносе металлов техногенного происхождения по 1.гюфи: ) горного бурозема // Почвоведение. 1990. N 6 С. 30-42.

45. Геолимия ландшафтов и техно, .¡неэ. М. : Наука. 1990.196 с. 1 4Ь, Элювиаг ный покров и элювиальный процесс на кислых вулканитах в среднем Сихотэ-Ал ;не // Региональные и локальные аспекты экзогенного рсл" ефообраэования на Дал- нем Востоке. Владивосток: ДВО Ah СССР. 1890. С. 40-65.

47. Горнопромышленный техногенез как фактор трансформации гидрохимии природных ьод. // Эколого-геохимичеекие и..следования в район х интенсивного техногенного воздействия. М. : ИМГРЗ. 1990.

tf. 21-32.

48.The role of water-soluble organic matter in the transport of y teohrio^enic metals through the profile of mountain buroaeir. // Sov it Soil Soi-nce. 1990. Vol.22, N 8, P. 34-47.

49. Трансформация геохимических потоков и процессов функционирования геосиси-до //Экологические аспекты развития производи- ■ '! -льных сил Дальнего Востока, Ы.; Наук*"- 1092. С. 97-102.

СО. Возможное!л решения некоторых экологических вопросов при геолого-разведочных работах // Тихоокеанская геология. 1992. N 3. 0.. 134-139.

Шд. Елпатьевский

геохимия миграционных потоков в природньсг й

техкогеньо-изменмных глюсисхмах'

Автореферат

Подписано к печати 18*06.93 г» формат 60x84/16* Печать офсетгая. Усл.п.л. 2,09« Уч.-изд.л. 2,03.. Заказ 93. Тираж 120 эка.

Отпечатано в участке оперативней полиграфии йздат?л:ьс5М& ''дал^наукс" 690600 Владивосток, Свет.шнскйя, 50