Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Геохимия пустынно-тугайных ландшафтов

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Геохимия пустынно-тугайных ландшафтов"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

; Г Г} Географический факультет

1 ; *

7 '

На правах рукописи

ЛЫЧАГИН Л1ихаил Юрьевич

Геохимия пустынно-тугайных ландшафтов (на примере заповедника „Тигровая балка11)

(11.00.01 — физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 1994

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

Научный руководитель—доктор географических наук,

профессор Н. С. Касимоз.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

старший научный сотрудник

П. Д. Гунин;

кандидат географических наук, доцент И. А. Авессаломова.

Ведущая организация — Почвенный институт

им. В. В. Докучаева РАСХН.

Защита состоится „ (ЪЦ " А/М^ПЯ__1994 г в //. (¡0 чяг

на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, ауд. 1807.

С диссертацией |можно ознакомиться .в библиотеке географического факультета МГУ «а 21 этаже.

Автореферат разослан » _^994 г

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических; наук

Т. И. Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Теория и методы геохимии ландшафтов нахо-г все большее применение при оценках состояния окружающей сре-геохимическом мониторинге, поисках полезных ископаемых. Воз-;тает значение исследования ландшфтно-геохимических параметров эриторий с характерным» типами природных систем, совсем или -ш! не измененных антропогенной деятельностью, которые могли бы юльзоезться ь качестве эталонов для сравнительного анализа, в :тоящее время признано наиболее целесообразным изучение фоновых зактеристик ландшафтов на базе заповедников.

Сажной проблемой геохимического мониторинга является выбор юритетных загрязнителей. Рост технсфильноети химических эле-ггов, ранее слабо использовавшихся в промышленности, расширение углубление знаний о повелении элементов в окрутаицей среде /словливают непрерывное расширение списка токсичных элементов, ведение многих из них в ландшафтах пока с-ще слабо изучено.

Пустынно-тугайные ландшафты заповедника "Тигровая балка", тачные для речных долин Центральной Азии, представляют большой герес в связи с контрастностью условий миграции, возможностью /нения геохимических процессов в каскадных ландшафтно-геохими-;ких системах разного уровня.

Цель работы - изучение природного геохимического фона, соосностей миграции и концентрации широкого круга химических агентов и их соединений в типичных для Центральной Азии пусткн--тугайных данд^афтно--геохимических системах заповедника "Тигро-=! балка" в связи с мониторингом природной среды.

При этом решались следующие задачи: изучение природной гео-^ической специализации территории, уровней содержания и мигра-зннсй способности химических элементов в компонентах ландшаф-а; выявление факторов геохимической дифференциации, наиболее явственных для фонового мониторинга, исследование радиальной и геральной дифференциации наземных и аквальных ландшафтов; опре-пение тенденций изменения геохимических параметров аквальных -¡дшафтов в связи с антропогенным воздействием, выявление зон -сумуляпии загрязнителей.

Научная новизна. Впервые проведен комплексный ландшафтно-ге-шический анализ пустынно-тугайных систем. Определены фоновые держания в компонентах природной среды, подвижность и доступ-:ть растениям широкого круга химических элементов, в том числе абоизученных в зоне гипергенеза (Вг, и, Т!1, Аа, Во, РЗЭ и др.). Изу-

чена ландшафтно-геохимическая структура пустынно-тугайкых ланд шафтов, выявлены основные процессы, определяющие их геохимически дифференциацию(галогенез,сульфидогенез, глеегенез). Выделены тип; биогеохимической специализации" растений пустынно-тугайных ланд шафтов (катионофильный,гидролизатно-катионофильный, комплексно-га лофильный). Определены тенденции изменения химического состав, поверхностных вод (засоление и загрязнение), обусловленные антро погенным воздействием. Изучена радиальная и латеральная дафферен циация химических элементов в донных отложениях каскадное систем: акваландиафтсв северной части заповедника, определена йкок

центрации поллвтантов.

Практическое значение. Полученные результаты использован при составлении Целевой комплексной программы по сохранению при родного комплекса заповедника "Тигровая балка". Они могут служит научно-методической основой для организации мониторинга природнч среды в "Тигровой балке" и других тугайных ландшафтах. 'Выявлении закономерности миграции и аккумуляции загрязняющих веществ в ак вальных ландшафтах заповедника могут быть использованы при изуче нии загрязнения водоемов аридной зоны возвратными и коллектор но-дренажными водами. Результаты работы используются в учебно курсе "Методика ландшафтно-геохимических исследований" кафедр геохимии ландшафтов и географии почв.

Фактические материалы. В основу работы положены экспедицион ные и химико-аналитические материалы, полученные и обработаннь автором в 1985-91 гг. Основным полевым методом изучения наземнь ландшафтов являлось ландшафтно-геохимическое профилирование с от бором проб почв, почвообразующих и подстилающих пород (всего 5£ проб), доминантных видов растений (50 проб). Для характеристи? геохимической неоднородности почв и растений изучались микрокате ны и пробные площадки. В водоемах пробы донных отложений (301 отбирались по геохимическим горизонтам, поверхностных вод (210) по стандартной методике. Автором проанализированы также проС грунтовых вод и сока тополя сереющего (туранги), отобранные со1: рудниками ИЭМЭЖ РАН и Почвенного института им. В. В. Докучаева.

Нейтронно-активационный анализ проводился в Физико-техниче; ком институте АН Таджикистана (валовые содержания в почвах, рьс лых отложениях и донных осадках - 118 проб, подвижные формы ацетатно-аммонийной вытяжке - 98; растения - 18 проб, воды - 15! Атомно-абсорбционный анализ растений (40) и вод (45). а также и( нометрические и титриметрические определения в природных вод.

(210) выполнены на географическом Факультете МГУ. Хлорорганичес-кие пестициды в водах (30) определялись хроматографическим методом в Московской областной бассейновой инспекции. Приближенно-количественный спектральный анализ (851 проба почв, пород, донных отложений) проведен в лабораториях "Центргеофизики"(г.Александров). ИМГРЭ (г.Бронницы) и ЦНИГРИ (Тула). В лаборатории ■Мосгипро-водхоза определялись рН. гранулометрический состав, гумус, карбонаты. гипс, анализировалась водная вытяжка (126 проб почв).

Обработка результатов анализов проводилась методами математической статистики и корреляционного анализа. Широко использовались различные геохимические коэффициенты: радиальной (R) и латеральной (L) дифференциации, водной миграции (Кх). биологического поглощения (Ах) и биогеохимической подвижности (Вх). Использовался также показатель подвижности элементов Рш (процентное содержание подвижных форм от валовых). Кларки концентрации элементов (КК) рассчитывались по отношению к кларкам литосферы А.П.Виноградова (1962).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались ьа Всесоюзных совещаниях по геохимии ландшафтов (Новороссийск.1986). влиянию гидрологического режима на структуру и Функционирование биогеоценозов (Сыктывкар.1987). геохимии техногенеза (Ужгород, 1988), на Ломоносовских чтениях (МГУ.1986), на конференциях молодых ученых (Минск,1986,Азау. 1989). По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введение 5 глав, выводов; содержит -/25" страниц машинописного текста, ¿¿"рисунков. ¿О таблиц. Список литературы включает -jZO работ.

Диссертационная работа выполнена на кафедре геохимий ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ под руководством профессора Н.С.Касимова, которому автор выражает глубокую признательность за внимание, помощь и ценные консультации. Автор приносит также искреннюю благодарность всем сотрудникам кафедры геохимии ландшафтов и географии почв, а также сотрудникам Почвенного института им.В.В.Докучаева В.П.Белоброву и Л.П.Копико-вой, ИЭМЭЖ РАН - В. С.Скулкину, Физико-технического института АН Таджикистана- Т.Давлатшоеву, сотрудникам Института ботаники АН Таджикистана и Варзобской горной биостанции ИЭМЭЖ РАН за помощь на разных этапах работы.

- 4 -

ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Природные условия заповедника изучались Р. С. Кабилошм (19701 С. П. Ломовым (1980), Ю. И.Молотковским (1985) и др. Наиболее комплексные исследования проведены при разработке ЦКП "Тигровая балка" в 1985-1986 гг.

Рельеф и литология. Территория заповедника(рис.1;. расположенного на юго-западе Таджикистана, включает поименно-террагаььк комплексы низовий рек Вахш и Пяндж (абс.высоты 300-350 м), холмистые возвышенности Буритау и Актау, а также южные отроги хребтг Ходжаказиан (460-650 м).

Большую часть заповедника занимает пойма р.Вахш. На лево! берегу Вахта хорошо выражены две надпойменные террасы. Одним и: остаточных фрагментов второй террасы, перекрытой мощными эоловым; песками, является массив Кашкакум. Уступ второй террасы в центральной часта заповедника разделяет его территорию на два бассейна миграции и аккумуляции веществ (северный и южный). У слиянш рек Вахш и Пяндж расположен останцсвый массив Буритау, играющи! роль гряды подпора для потоков поверхностных и грунтовых вод. Хребет Ходжаказиан и возвышенность Актау простираются вдоль правого берега Вахша.

Почвообразующими породами на данной территории служат аллювиальные отложения различного гранулометрического состава (пойм; и первая терраса р.Вахш), эоловые пески (массив Кашкакум), элювш и делювий известняков (Буритау, Актау и Ходжаказиан), пролювиаль-ные лессовидные отложения (подгорная часть правобережья Вахша).

Климат. Территория заповедника относится к южно-туранско! климатической области субтропического пояса с мягкой, малоснежно! и короткой зимой, продолжительным жарким и сухим летом. Испаряемость в 10 раз превышает количество осадков, что обусловливав широкое развитие галогенеза в гидромо; нх ландшафтах.

Для атмосферных осадков характерна повышенная минерализаци: (100-200 мг/л), связанная с высоким содержанием солей в атмосферном аэрозоле. Следствиями ветрового режима являются аккумуляци: эоловых отложений и пылеватость почв данной территории.

Поверхностные воды. Главной водной артерией заповедника, 1 значительной мере определяющей функционирование акзальных и на земных ландшафтов является р.Вахш. Воды Вахша пресные, с минера лизацией 0,3-1,0 г/л. Преимущественно снежно-ледниковый характе] питания реки обусловливает максимум стока в летний период . Д> начала 60-х годов на территории заповедника неоднократно наблюда лись катастрофические паводки, заливавшие большую его часть.

Рис.1. Карта-схема фактического материала

т. ч. высокую пойму. Каскад гидроэлектростанций и водохранилищ, построенных в 60-80-е годы, изменил режим стока реки. Появление паводков теперь зависит от попуска вод из Нурекского водохранилища. Высокая пойма больше не затапливается. Значительная часть стока Бахша (около 1/3) забирается ка орошение. 1/5 стока реки в никнем течении составляют сбросные воды, что ведет к повышению минерализации и загрязнению речных вод.

На территории заповедника имеется система старичных озер и проток. Уменьшение высоты паводков на Вахше привело к пересыханию значительной части стариц, особенно в южной части заповедника. Его северная часть остается достаточно обводненной за счет периодической подпитки коллекторно-дренажными водами с прилегающих хлопковых полей. Сбросные воды загрязнены различными веществами, что оказывает негативное воздействие на аквальные ландшафты.

Поверхностные воды северной части заповедника солоноватые. В южной части лреобладают озера с соленой водой, однако здесь есть и пресное оз.Аллакуль, и рассольное оз. Бол. Кабанье.

Грунтовые воды в северной части заповедника, подпитываемой коллекторно-дренажными водами и подземным стоком, залегают, как правило.не ниже 3 м. Минерализация грунтовых вод на низкой пойме Вахша составляет 1-3 г/л и менее. На высокой пойме она возрастает с удалением от реки от 3-10 до 10-25 г/л.

В южной части заповедника уровень грунтовых вод упал на 2-3 м в середине 80-х гг. по сравнению с началом 60-х. В настоящее время здесь ведущую роль в формировании гидрогеологического режима поймы Вахша играет подземный сток с прилегающих террас. На террасах минерализация составляет 3-4 г/л, на высокой пойме она сильно варьирует: от 3-5 г/л в притеррасной части до 50-100 г/л на территории, прилегающей к оз.Бол.Кабанье.

■ Почвы. Различная глубина залегания грунтовых вод определяет различие условий почвообразования на пойме левого берега Вахша. В северной части заповедника преобладают аллювиальные луг'озо-болот-ные почвы и глеевые солончаки; в южной части шире развиты аллювиальные луговые почвы и окислительные солончаки, почвы более засолены, что связано с повышенной минерализацией грунтовых вод.

Почвы автономных ландшафтов на левом берегу Вахша представлены серо-бурыми пустынными и песчаными пустынными почвами, на правом - сероземами светлыми и типичными.

Растительность заповедника в пойменной части представлена ту-рангознми и лоховыми лесами, рогозово^тростниковыми и вейниково-

каламовыми сообществами, ассоциациями галофитов. Песчаные мас^'и; заняты кустарниковыми сообществами с преоблаланием и чер

ного саксаулов. Подгорная часть гракибережья Вахта занята низкот равными полусаванна;.'.;; с господством мятликово-осочкових формаций Основами объектами исследования являлись пойменно-террасо-вые комплексы левого берега р.Вахт. На этой территории условия Функционирования ландшафтов существенно различны в северной и южной частях. Особенности рельефа определяют их слабую гидрологическую и геохимическую связь, а также наличие зон аккумуляции у северных уступов второй террасы и массива Буритау. Для ландшафтов южной части заповедника преобладающими современными процессами являются аридизация и засоление, что определяется изменением гидрологического режима территории. Северная часть заповедника остается достаточно обводненной за счет коллекторно-дренажного и подземного стока, но подвержена загрязнению различными поллютантами. содержащимися в сбросных, водах.

ГЕОХИМИЯ НАЗЕМНЫХ ЛАНДШАФТОВ "ТИГРОВОЙ БАЛКИ" Для фонового мониторинга важное значение имеет определение уровней концентрации химических элементов в природных средах, выявление характера их радиальной дифференциации в элементарных ландшафтах и латеральной дифференциации в каскадных лакдшафт-•ю-геохимических системах (Н. Ь-анализ).

Литопедогеохимическая специализация территории запоьед лка зо многом определяется ее положением в нижнем звене КЛГС бассейна э.Еахш. Почвы заповедника обогащены относительно кларков литосфе-зы активными водными мигрантами, способными накапливаться в дан-шх условиях: Зе (КК 53), Аэ(3,5). Вг(3), и. Аи(2). С геохимическим;-особенностями верхних звеньев бассейна (Пачаджанов,1981. и др.) и тфференциациой состава наносов Вахша связана обога^енность тер-лп'Срии УЬ.Ш (5), Еи(2). Близки к кларкам содержания Сг. V. РЬ, Бг, Аг, з 1,5-2 раза ниже кларков содержания Си.2п,Н1. Со, Мп, что в значительной степени связано со слабой подвижностью последних в арид-шх ландшафтах. Наибольшие содержания активных водных мигрантов характерны для солончаков. Песчаные пустынные почвы обеднены юдьшшством химических элементов (табл.1).

Для фонового мониторинга важное значение имеет анализ подвитых форм элементов, что обусловлено поступлением гошютантов на юверхность земли в миграционно активных формах. В почвах зано-едншса определение химических элементов в ацетатно-аммонийной

Таблица 1. Среднее содержание элементов в почвах, по результатам нейтроннс-активащюнного анализа (микроэлементы - мг/кг, М и Ра - %)

ПОЧБК Песчаные Аллювиальные Солончаки Почвы

Элементы пустынные луговые глеевыз в целом

На 0,60 0,95 2,22 1,26

Ре 1,72 2.47 2.18 2,45

Вг 1,3 3,7 7,8 6,2

КЪ 37,6 60. 2 46.9 53,2

СБ 1.6 2.9 2.7 3,0

Ва 385 405 340 409

Бг 125 392 400 403

Мп 570 548 500 573

N1 7. 0 13, 0 10,0 14,9

Со 5, 0 8.8 8.8 9,2

и 0.9 3.5 5, 1 4,7

Т'п 4,2 6.2 4,9 5,4

Бс 9,8 11,6 10. 4 11,3

НГ 5,3 6. 3 4.6 5, 1

т 0, 47 0.64 0,39 0. 4.8

Бе 2. 5 2,9 2,3 2.7

ЗЬ 0, 44 0,37 0,47 0, 43

Аи 0, 006 0,010 0, 006 0, 003

ьЭ 11,2 1Я ^ 14.4 16,9

Се 27.2 44.2 33,6 36,7

5т 3, 7 5.3 4,2 4,7

Ей 2,8 3,3 2.8 3,1

ТЬ 1,4 1.8 1.4 1, 5

7Ь 1.5 1.7 1,4 1, 7

Число проб 5 10 9 83

вытяжке позволило оценить долю наиболее подвижных водораствор! мых, солевых и карбонатных Форм нахождения от валовых концентрг ций (показатель подвижности Рш,%).

По средним значениям Рш элементы можно разделить на 5 груш Им, Зг, Вг (40-7035); Ли, Со, 'ГЬ. йа, и, На(«М5><); 1а, УЬ. Се. Ей, НГ.ЭЬ. Т! (5-ю?"/; т.Зс,Ра,Р.Ы1-5%); Ге.Сз«1Х).

Анализ полученных ассоциаций элементов показывает, что потенциально подвижными в почвах заповедника являются не только элементы, актишга мигрирующие в аридных ландшафтах (Br.Sr.fle.и. Аи), но и многие элементы-1-иярояизаты \?33, НГД$0, а также Мп н Со. Для активных водных мигрантов в почвах территории характерна наиболее контрастная дифференциация (см. нияе). Другие эл-змеити с высокими значениями ря (Мп.Со,Т&. зш) дифференцированы значительно слабее, что, очевидно, объясняется их нахождением преимущественно в карбонатной форме и относительно слабой реальной подвижностью в данных условиях.

лизации растений необходимо при организации фонового биогеохимического мониторинга, что обусловлено ндрокш варьированием содержаний элементов в растениях в зависимости от их систематического положения к условий произрастания, существованием видов-концентраторов и декоицентраторов элементов. В работе анализировались содержания химических элементов в сухом веществе и золе растений, результаты анализов сопоставлялись с результатами предшествующих исследовании биогеохимии растений аридных ландшафтов (Базилевич и др.. 1972; Айвазян.Касимов,1979; Касимов. 1988; и др.), а также со средними для наземной растительности (Кабата-Пендиас.Пенди-ас. 1989; Ильин,1991; Добровольский, 1983). На основании изучения рядов биологического поглощения и биогеохимической подвижности элементов на территории заповедника выделено 3 типа биогеохимической специализации растений.

!<атионофи~пьнш тип характерен для туранги (РорШиз рги1поза) - типичного тугайного вида. Туранговые леса занимают 25% площади тугаев'Тигровой балки".

Туранга является ярко выраженным концентратором цинка. Его содержания в листьях и ветвях выше среднемировых как в расчете на сухое вещество, так и на золу. Ах цинка в листьях составляет 11, в ветвях - 41. Ветви туранги значительно обогащены также Си и К, листья - Зг. Кроме названных, к элементам биологического накопления (табл.2) относятся Na.Br.Nl (листья н ветви), РЬ (ветви). Наиболее высокой биогеохимической подвижностью в листьях туранги отличаются C5.Na.Br и Ге. в ветвях - Вг и Ка. Высокие значения Вх цезия и железа, малоподвижных в почвах территории, говорят об их важной роли для данного растения.

Туранга нормально функционирует при минерализации грунтовых вод до 10 г/л и уровне 4-5 м. Избыток солей, поступающих из грун-

товых вод, туранга выводит через листья и кору, что обусловливает засоление поверхностных горизонтов почв в радиусе 3-4 м. причем максимальное засоление (до 4%, хлоридно-сульфатно-натриевое) отмечается в слое 0-5 см в 0,5-1 м от ствола.

Катионофильным видом является также тростник южный (Phragml-tes comraunls). широко распространенный в пойме Вахша. Тростник отличается преимущественным накоплением Ип, содержания которого в сухом веществе и золе тростника выше среднемировых, а Ах больше 10. Наряду с катионогенними элементами (табл.2), тростник концентрирует Вг (содержания в 2 раза выше среднемировых).

Гидролизалто-катионофильнш тип специализации характерен для лоха узколистного (Elaeagnus angustlfolla) и сахарного тростника (Saccbarum spontaneum) - растений, приуроченных к .пониженным участкам поймы Вахша со свежими аллювиальными наносами и неглубоко залегающими слабоминерализованными грунтовыми водами.

По сравнению с турангой. листья лоха относительно обогащены ассоциацией элементов-тидролизатов: Ей, Yb. TL». Sm, Se. Th. В листьях накапливаются (Ах>1) Na, Br.Cu, Zn.Eu.Hi.Yb; высокой бногеохииичес-кой подвижностью (Вх>1) характеризуются Na, Br. Eu, Fe.Yb.Se. В ветвях лоха концентрируется калий, содержание которого достигает 42% (на золу). Относительно среднемировых содержаний листья лоха аккумулируют Na,Eu,Ni. Накопление элементов-гидролизатов в листьях лоха, вероятно, связано с сильнощелочной средой растворов, циркулирующих в тканях этого дерева, на что указывает высокое содержание Na в листьях (21,5% на золу).

В сахарном тростнике, по сравнению со среднемировыми, повышены содержания Eu.Hf и РЬ. Значения Ах и Вх европия выше 1.

Комплексно-галофильная специализация типична для галофитных кустарников: соляноколосника Беланжера (Halostachys Belan-geriana) и черкеза (Salsola Richteri). Для кустарников характерно накопление в ветвях (зольность 2-3%) широкой ассоциации катионо-генных элементов (Cu,Zn.Pb,N1 и др.) и элементов-гидролизатов (РЗЭ, Th, Se).

Если в листьях лоха отмечается хорошо выраженное фракционирование РЗЭ, то в кустарниках-гало^итах эти элементы накапливаются в соотношениях, близких к наблюдаемым в почвах, что, вероятно, связано с образованием всеми. РЗЭ в условиях засоленных почв и грунтовых вод достаточно устойчивых сульфатных комплексов, обладающих близкой растворимостью (Балашов.1976). Комплексообразова-нпем можно объяснить также активное биологическое'поглощение га-

- 11 -

лофитами т. Зс и тяжелых металлов.

Листья соляноколосника отличаются очень высокой зольностью (41%) и преобладанием На (15%) в составе золы, в листьях черкеза (зольность 18%) содержание Ма достигает 21%. Кустарники-галофиты выводят через зеленые органы излишки легкорастворимых солей, что способствует поверхностному засолению псдкроновых почв.

Сходная биогеохимическая специализация характерна для мясис-тосочных солянок. например, парнолистника амударьинского (2уяорЬу11цт ох1апиш). В вегетативных органах парнолистника аккумулируются относительно среднемировых содержаний Br.Cs.Th, 5с, Ва,Ге, в плодах концентрируются К и Вг.

Таблица 2. Биологическое накопление элементов растениями "Тигровой балки"

Растения Органы Ах > 10 Ах 10-1

РориШэ рги1поза листья ветви 2п 1п Си К Ма Вг К Си N1 Вг На РЬ N1

ЕХаеангшэ angustlfolía листья ветви Ка Вг К Си Си 2п Ей N1 УЬ Ыа гп Вг N1 РЬ

Ба1зо1а КЮЬсеП листья ветви Ка '' Си Вг СиК!1а2пЫпСзРШ1ВаБт1?ЬТ.ПСеЗсТЬГе

Таким образом, биогеохимическая специализация растений пустынно-тугайных ландшафтов определяется как их систематическим положением. так и экологическими условиями, среди которых основное значение имеют засоленность почв и грунтовых вод. Растения, приуроченные к участкам с незасоленными почвами и слабоминерализованными грунтовыми водами (лох. сахарный тростник), отличаются накоплением гидролизатно-кагионогенной ассоциации элементов. Растения с широкой амплитудой экологических условий, способные выдерживать повышенную минерализацию грунтовых вод (туранга, тростник южный), аккумулируют катионогенные элементы, причем туранга является концентратором 2п. а тростник - Мп. Для растений засоленных местообитаний (галофитных кустарников) характерно накопление в ветвях широкой ассоциации катионогенных элементов и элемен-тов-гидролизатов, а в зеленых органах - легкорастЕоримых солей.

Катекаркая кочвенто-герх!ЩзешШ^»МеВШйа1Ша. Геохимическим фоном ландшафта является не только распределение сопзржа-кий элементов в природных объектах, но и характер фоновой геохимической структуры ландшафта, отражающей тесноту и характер связей. между различными компонентами к подсистемами ландшафта (Гла-зовская, Касимов, 1987)'. Основным методом изучения катенарной геохимической структуры является И. Ь-анализ. базирующийся на анализе условий миграции и парагенетических ассоциаций элементов.

Условия тирами и шраг*»юшч8скиг? ассоциации злелеш-ав. Для пустынных ландшафтов в связи с очень низким количество«; осадков и неконтрастностыо условий миграции характерны слабая выраженность ¡либо отоутстьие) геохимических барьеров ц одабая геохимическая дифференциация. Е пустынно-тугайных комплексах нижние звенья катен испытывают постоянное или периодическое воздействие грунтовых и поверхностных вод. что приводиг к усилению дифференциации вследствие развития процессов галогонеза, сульфидогеыеза и глеегенеза.

С цепью выявления парагенетических ассоциаций х№иче:;;их элементов, характерных для почв запсзедншз.. был проведен корра-пяцпонньи анализ подлршадй элкие.чтор в почвах зоцораздсльно-до-..'¡инкой катеим, включающей основные типа почв территории (число проб 36).

Наиболее геенне корееляциенные связи (г-0, ЕЗ). ¿Ь",-::-, чялеиы .для Рг, Co.Se, Сз/Зп. "а, Та, УЪ. Для всех отих гм-сиочтог. характерно поименное содержание в глиниста;, осадках, громе тоге, ::егко адсорбируете:: оксидами келэзг.. сканд-^ а с с'.-чаруется с хедсзоиаг-и^.зиалышь'я минерал?;»« ферелькан, На;:-, болыей с;6огае<скноетью этими з-лзнеютни на дапнеп территорх;: зт-личаагоя краскоцветные гяк&восуглаают- прог.дон а почвах ч аллк>-ваи. &пхз всего их содержания в пзечаиых горизонтах. Очевидно, данная ассоциация элементов связана с тякзлой Реакцией ночь к отложений и является литогенно обусловленной.

Для натрия и брома характерны отрицательные корреляции с большинством определявшихся элементов. Коэффициент корреляции Ма-Вг относительно невысок (0,63). Значительно выше корреляция их подвижных форм (г=0,57)„ очевидно, представленных водорастворимыми формами с близкими свойствами.

Корреляциодчнке связи подвижных форм элементов литогенной ассоциации в целом ниже» чем их валовых содержаний. Теснее всего

корреляции между Fe.Sc. Th.ro (0,66-0,81). а также TD.Yb.Ce (0,73-0,78).

Таким образом, в почвах заповедника литогенез в значительной .мере определяет дифференциации Fe.Co.Rb.es и ряда элсментов-гид--ролизатов. Наиболее высока корреляция подвижных форм На и Вг -элементов гаЛОГенеза. Накопление легкорастворимых элементов в почвах при испарительной концентрации сопровождается снижением содержаний литофильнкх элементов за счет разбавления минеральной массы аккумулирующимися солями, о чем свидетельствуют отрицательные корреляции между элементам? этих ассоциаций.

Радиальная диф$ергщи<щю. Почвы автономных ландшафтов характеризуются слабой радиальной дифференциацией. Наименее сна выражена в песчаных пустынных почвах, где лишь для Вг. Сз, и отмечены значения к в поверхностном горизонте 1,5-2,0. В серо-буркх пустынных почвах дифференциация несколько выше: в поверхностной корочке слабо накапливаются Вг (Р. 4,9). Rb.Cs. 'и (1,7-2,5), что. очевидно, связано с испарительной концентрацией. Кроме того, в утяжеленном горизонте В. обогащенном элементами литогенной ассоциации (Ге. Зс.ЯЬ. Сз.РЗЭ), накапливаются На, Вг. и, Мо, Зг (И 1, 5-2.5), что связано с его засоленностью и гмпсоносностыо.

В супераквальных ландшафтах степень радиальной дифференциации возрастает по мере усиления воздействия грунтовых вод и роста их минерализации. В ряду аллювиальных почв значения К возрастают от аллювиальных дерновых опустынивающихся через аллювиальные луговые к аллювиальным лугово-болотным. В последних Е легкоподвижных элементов (На. Вг, Бг) может достигать 5-10.

В солончаках глеевых отмечено накопление М и Вг (Н 5-10), Se.lJ.Rb, Сз (Р. 1,5-2.5). Значения Я подвижных форм На и Вг выше, чем валовых (10-20 и более). В солончаках сульфидно-глеевых, кроме аккумуляции легкорастворимкх элементов на испарительном барьере. наблюдается накопление Ко на сульфидном барьере (8 5-7). Наиболее высокие значения К Гп-10) элементов галогенеза отмечены в соровом солончаке сухого озера Мал.Кабанье, питающемся грунтовыми рассолами с минерализацией более 100 г/л.

В красновато-бурых суглинистых горизонтах аллювиальных почз и солончаков сОычко повышены содержания элементов литогенной ассоциации (Ге.Бс.РЗЭ и др.). В поверхностных горизонтах аллювиальных луговых слоистых почв отмечено слабое накоплений редкоземельных элементов, '¡то моггет быть связано с биогеохимичвекой специализацией доминирующего здесь лоха узколистного.

Типы ланд июфпв го - с е oxvj^hgckvx кошен и латеральная дифференциация. элементов. Наиболее типичными катенэми в южной части заповедника являются водораздельно-старичние, включающие автономные ландшафты с песчаными пустынными. серо-Оурымм пустынными почвами и солончаками окислительными и супераквальные ландшафты с разными сочетаниями аллювиальных почв к солончаками глеевыми и сульфид-но-глеевыми. Такие катены характеризуются слабодифференцированны-ми щелочно-кислотными условиями (слабощелочными-щелочными) и скльнодкффер&нцировакнкми окислительно -восстановительными {от окислительных до сероводородных).

Воздействие минерализованных грунтовых вод определяет аккумуляцию в нижних звеньях катен активных водных мигрантов: Na, Sr.Br,11, Коэффициенты латеральной дифференциации (L) средних содержаний этих элементов составляют (относительно песчаных пустынных почв;: 5г я Вг - 5-10. Na и U - 4-о. Накопление урана выражено более ярко в глеевых солончаках, чем в сульфидных. При сравнении верхних горизонтов почв значения L достигают для Вг и и -7-8, для Na и Sr '-15-30. Еще выше контрастность дифференциации подвижных форм брома (Lraax 30) и.особенно, катоил (>i00j. В солончаках накапливаются также подвижные формы золота (L 3-5).

Аккумуляция в солончаках Na и Вг сопровождается ростом кх подвижности относительно автономных почв: Ри натрия возрастает' от 2 до 35%, брсма - от 16 до 44%. Подвижность Аи также повивается (от ю до 30%). Очевидно, эти элементы накапливаются при испарительной концентрации в легкор&створимах формах, р® стронпкя, осаждающегося б основном с гипсом, высок во всех почвах территории (50-00%). Pi» урана снижается шиз по катене от 16 до 4,51, что объясняется его осаждением в глеевых горизонтах в малоподвижной форме.

Влияние окислительно-восстановительной дифференциация .проявляется также в накоплении тяжелых металлов в сульфидных горизонтах солончаков, наиболее ярко выраженном у молибдена (L 6-8), что связано с его подвижностью в щелочной среде и активной аккумуляцией на сульфидных барьерах.

Значительно слабее латеральная дийференшащя войоразбель-но-Оо/штш- катен. Одна из них была изучена нами в центральной чаете заповедника., где русло Вахша ближе всего подходят к уступу второй тсррасы. Везаеошшость грунтовых вод « почв в кижнен звене катенн. отсутствие сульфидных горизонтов и слабсв;,.раженная ог-лееннесть гидроморфных почв определяют сяа&ую контрастность ланд-

шафтно-геохимической дифференциации. В пределах катены самые высокие значения I. отмеченные для Вг.и.5г не превышают 4.

Наименьшей контрастностью латеральной дифференциации отличаются водораздельно-долинные катены правого берега Вахша. включающие автокорфные ландшафты склонов хребта Ходжаказиан и подгорной дессово-пролюБиалькой равнины с сероземами и гидромсрфные ландшафты поймы Бахка с аллювиальными почвами. Слабодифференцирован-ные щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия, невыраженность геохимических барьеров определяют низкие значения I всех изученных элементов.

На латеральную дифференциацию ландшафтов влияют биогеохимические факторы. Так. важное геохимическое значение имеют часто встречающиеся на данной территории термитники. Наши результаты подтверждают данные Н.Ф.Глазовского (1984) и Н.С.Касимова (1988) о накоплении в термитниках относительно окружающих почв Вг,Бп,Со.РЬ.Ко (в 1,5-3 раза). Кроне того, установлено обогащение Вг (в 7,9 раза) и 0(5.4). а также На, КЬ, Сз, Ге, ВаЛЬ.5т(1.5-2,5).

Роль биогеохймичеекого фактора проявляется такие в повышенной засоленности полкроновых почв под турангой и галофктнкми кустарниками (см.выше), подкислении песчаных пустынных почв покровом черного мха и др.

Таким образом, анализ катенарной геохимической структуры территории показывает, что основными факторами И, ь-дифференциации территории являются глубина залегания и минерализация грунтовых вод. которые определяют развитие процессов галогенеза, сульфидо-генеза к глеегзнеза в нижних звеньях водораздельно-старичных ка-тен. Деятельность грунтовых вод накладывается на исходную литоге-охимическую неодчородпость субстрата и осложняется биогеохимическими факторами. При проведении Фонового мониторинга пуспзщо-ту-гайных ландшафтов важно учитывать возкслсность образования пологл;-тельных природных геохимических аномалий тяжелых металлов и уране в нижних звеньях катен на сульфидных и глееных барьерах, а также отрицательных аноызлий дитзфадыцж элементов з засоленных печзах. Вавное значение ммеет также учет бпогзохштческсй микреяеодаевпд-ноиги поверхностных горизонтов почв.

ГЕОХИМИЯ ДНБЛЛЫМ ¿¿НШЙАФТОВ

поверхностные воды ячеят 5as.ee значение в функционировании тугаш;ых лгидк^то!?. Осооая роль пси-кадлежнт рецикл водам, связкватам кас&снке 1ашша?-тно-геохиш-

- !1'6 -

ческие системы в единое целое.

'Речные води. Для естественного режима р.Вахш как реки со снежно-ледниковым питанием были характерны летний минимум минерализации речных вод (300-350 мг/л) и зимний максимум.(700-750 мг/л). Вследствие широкого развития оросительно-дренажной сети в Еахшской долине в настоящее время годовой ход минерализации воды в нйзозьях реки изменен. Теперь максимальная минерализация (1000-1200 мг/л! отмечается весной, в период пре'дйосевной промывки почв. В летний -период минерализация речных вод также повышена (до 500 г/л) в связи с интенсивным орошением хлопковых полей. Происходи? вторичное засоление речных вод - типичное явление для районов орошаемого земледелия.

Воды Вахша слабощелочные (рН 8.0-8.4.), окислительные (ЕЬ>200мВ). что определяет кальциевый класс водной миграции. Химический состав вод изменяется от сульфатно-кальциезого в летний период до сульфатно-хлорндно-кальциево-натриевого 6 зимке-весен-ний. Концентрации соединений азота соответствуют Фоновым.

По сравнению со средним составом речных вод мира (Гордеев, 1983). воды Вахша обогащены Бг.Мо. Вг, Г. Sm.Sc.Mn.Pb. Си. Сг.и. Содержания Бг (1.9 мг/л) и Вг (0.18 мг/л) близки к ПДК для питьевых вод. Источником Бг. очевидно, служат целестинсодержащие гип-соносные породы, а Вг (и П - соленосные толщи, широко распространенные в бассейне Вахша. Обогащенность другими элементами ассоциации объясняется их повышенной миграционной способностью в щелочной среде -в анионной (Мо.Сг) и комплексной (злементы-гидроли-заты и тяжелые металлы) формах.

Озера северной части заповедника объединены естественными и искусственными протоками в единую систему и связаны г.аналами с оросительно-дренажной сетью. Водоемы этой части заповедника солоноватые, с замедленным водообменом, с зарослями тростника по берегам и па мелководьях." Воды озер нейтральные и слабощелочные (рН 7.1-8.2), Ей вод менее 100 мВ. На дне изер идет накопление гид-ротроилита.

Минерализация озерных вод составляет 2-4 г/л. Динамика содержания солей (сезонная и многолетняя) определяется в значительной мере режимом поступления и минерализацией сбросных вод. варьирующей в ^пределах 1-3 г/л. • - .

Вниз по долине Вахша озера северной части заповедника образуют 'Две основные-каскадные системы: открытую, заканчивающуюся впадением канала в Бахш ниже оз.Базовского, и замкнутую - с окон-

чанием в оз. Немецком,, расположенном у северного уступа второй надпойменной террасы. В обеих-, системах отмечается рост генерализации воды, содержаний натрия и хлора к нижним звеньям. Минерализация возрастает от 2-3 г/гг. в верхних звеньях каскада до 6-8 г/л # оз.Немецком. Химический состав озерных вод сульфатно-кальциевый а сульфатно-натриевый, в оз.Немецком - хлоридно-натриевый.

Сбросные воды, поступающие в водоемы заповедника, загрязнены соединениям азота и фосфора, пестицидами. В результате в озерах севепной части наблюдаются повышенные концентрации этих веществ, наиболее загрязнены самые верхние и самке нижние звенья каскадных систем. Содержание нитратов максимально (10 кг/л) в оз. Джиликуль-схом, непосредственно связанном с каналом, ниже оно опускается до 3-4 мг/л. а ь .оз.Немецком снова возрастает до 6 мг/л. Загрязнен-' ность озерных вод соединениями азота и фосфора хотя и низе ШЩ. но обусловливает звтрофккашяэ водоемов.

В Таджикистане до 1984 г. для борьбы о вредителям'' хлопчатника использовались х^ороганическле пэегчцчды. Опробование водоемов "Т:1гроссй Салкк", проведенное з 1983--Шо гг., показало п^м-сутстрпе ДДТ О:- 10-п = 100 нг/а). ЛЛЭ. е.- и (п-п-Ю нг/л) в

зодах всех лзученких акиасистем. йс* этом гл ъодах оброскнх каналов концентрации пестицида?, как правило, значительно ¿щг, чей з Еох1г. а в озерах ¿юг. «ге;* 8 кгталах. Озеро этой части запогед-к.-:ка пграрт роль ^стеитзе;-;;;;« отстойников, аккумулируя ггеетиимы V. другие загряз;>°>оке ве-деот^а и^траты). поступающие с лонлогат-■тл;-: ор^е-л-лх цольн. Отмеч?>-нне содэр^аи;№ пестиждое ? подах нх-аДК для литьевых оса, однако кзвзстпо, что оОрсс загрлз!;е::;;к< зод неоднократно приводил к ;<:ас;еьоп гиОел:*. в озерах. тсолеш'е ьчнтах ленны с результатами Солее рач;-:":-; иезледолл показывает, что содегаяппе пестицидов в водоемах снижается.

Содержания ш-срогл&тзгоз з озерных водах, как права»», &ы-се, чем в Вахке, что в основьом обусловлено их испарительной концентрацией. с ростом нияералазгшии к ни:шим звеньям кас;садных систем наиболее активно'в водах концентрируются Вг (от 1 до 4-5 ЙГ/Л) и Но (от 0,3 до 0,5-1,0 мг/л).

Озера .такой часта оаловевника, по сравнению с северной, функционируют в значительно более естественной рекиме, что определяет большее разнообразие геохимических обстановок. В этой части есть как соленые озера (Халкакуль. Дедово, Бол.Голубое), так и пресное (Аллакуль). здесь жз находятся оз.Бол.Кабанье с крепким рассолом и сухое оз.Мал.Кабанье, летом представляющее соровый со-

лончак.

Минерализация воды оз.Аллакуль. образовавшегося в 1973 г. и не потерявшего связи с Вахшем, составляет около 1 г/л. Вода слабощелочная, кислородная, концентрации соединений азота и микроэлементов близки к наблюдаемым в Вахше.

В начале 60-х годов все озера заповедника были пресными (Кабилов, 1970). Прекращение промывки озер паводковыми водами привело к их прогрессивному засолению. К началу 90-х гг. минерализация озер Бол. Голубое и Дедово достигла 10-15 г/л. В сезонном ходе солености ярко выделяются летне-осенние максимумы, связанные с активным испарением воды. Минерализация воды оз.Бол.Кабанье, также бывшего пресным в начале 60-х гг.. за период наших наблюдений возросла от 66 до 350 г/л и достигла стадии крепкого рассола, что объясняется активным испарением питающих его сильноминерализованных (>50 г/л) грунтовых вод.

Содержания нитратов в озерных водах возрастают пропорционально минерализации от 0.5 мг/л в оз.Аллакуль до D-13 мг/л в оз. Дедово и Бол.Голубое и 205 мг/л в оз.Бол.Кабанье, что обусловлено испарительной концентрацией.

Содержания макроэлементов в оз.Аллакуль близки к наблюдаемым в водах Вахша. С ростом минерализации вод в озерах повышаются концентрации Sr (от 1.9 до 36 мг/л). Ко (от 0.1 до 8,2 мг/л). Вг (от 0.2 до 416 мг/л). Содержания тяжелых металлов максимальны в оз.Бол.Кабанье> что обусловлено, с одной стороны, испарительной концентрацией, а. с другой - их повышенной подвижностью в хлорид-ных рассолах.

Б водах озер Халкакуль и Бол.Голубое нами были обнаружены хлорорганические пестициды (n-n-lO нг/л). что. вероятно, связано с использованием авиации для их распыления над прилегающими районами.

Геохимия донных отложений.

Речные отложения. Средние содержания почти всех изученных элементоз в речных отложениях близки к их средним в почвах, что обусловлено аллювиальным генезисом почвообразуюших пород большей часта территории заповедника. Речные отложения отличаются от почв пониженным содержанием.Вг и U (в 3,5 раза). Na и Ац (в 1.5 раза). Эти элементы легко подвижны в-промывающих аллювий слабощелочных водах Вахша и накапливаются при испарительной концентрации в почвах.

Анализ химического состава донных отложений озер проводился

в сравнении с речными отложениями, так как озерные осадки перекрывают речные, диагенетически преобразуясь вместе с ними.

Доннне отложения водоековъсвверной части заповедника в среднем обогащены по сравнению с'обложениями Вахша Щ (коэффициент .концентрации Дк=6,1). Вг(4,1). Аэ.Бг,Аи.Мо.и,Ы(1.5-1.6)- элемен-тавд. актевно мигрирующими в кислородных нейтральных и слабощелочных -водах и способных к аккумуляции на геохимических барьерах: сульфидном (Hg.Mo.lJ.Au). глеевом Ш.Мо). испарительном (Br.Sr.Ll). сорбционном (As.Br.Ll.Mo).

Понятие геохимической структуры, используемое для наземных ландшафтов, применимо и для аквальных. Донные отложения аквасис-тем, как и почвы суши, характеризуются закономерным пространственным изменением условий миграции, наличием геохимических барьеров. что отражается в радиальной и латеральной дифференциации химических элементов.

Нами изучен характер Я, I-дифференциации донных осадков оз.Гуликовского. типичного для северной части заповедника. Расчет коэффициентов радиальной дифференциации (Н) проводился относительно нижних горизонтов колонок донных отложений, коэффициентов латеральной дифференциации (Ь) - относительно донных осадков глубоководной, наиболее однородной части водоема. й.Ь- анализ донных отложений показал,- что ведущим фактором их дифференциации служит окислительно-восстановительная зональность. Кроме того, важное значение имеют процессы сорбции и испарительной концентрации.

На относительно глубоких участках озер (>1м). где поступление органических остатков на дно сравнительно невелико, формируется геохимический профиль донных осадков, состоящий из горизонтов -в. с Ей, изменяющимся от 0 мВ у поверхности. до -200-250 мВ в нижней части колонки . В этих условиях наибольшее накопление элементов приходится на верхний горизонт Ов и обусловлено, главным образом, процессами сорбции. Здесь аккумулируются Бг (И 3,0-5,0), As.Mo.Ll (К 1,5-3.0).

На мелководьях с густыми зарослями тростника, где поступление органического вещества значительно больше, вследствие активной деятельности сульфатредуцирукмцих бактерий в донных осадках формируется хорошо выраженный горизонт . Окислительно-восстановительные условия здесь более контрастны: № от +350 до-350 мВ." В гидротроилитовом горизонте на сульфидном барьере накапливаются Мо.Нв (Л 3-5). Си. 2п. РЬ. N1. Со, Сг. V (И 1.5-3,0).

На обсыхающих отмелях существенную роль в радиальной дифференциации донных отложений играет испарительная концентрация. Здесь в верхнем горизонте 0 осаждаются Sr.Br.Na (И 3-5).

Закономерное изменение условий миграции от глубоководных участков к мелководьям и отмелям определяет латеральную дифференциацию элементов. Значения Ь составляют для Зг в поверхностных горизонтах мелководий 1.3. отмелей - 2.5, а для Но и Си в сульфидных горизонтах мелководий 2,5-2,7. отмелей - 4.0.

Латеральную дифференциацию элементов п каскадных системах акваландшафтов северной части заповедника рассмотрим на примере мышьяка и ртути (рис.2).

сбросной

-1 |гсачол

и I 0.04- <

СИПШI

Бахы

50

старица Фазанарий

0.10

оз. Тухлее

протока Гарзак

Рис.2. Латеральная дифференциация Аэ и Не в донных отложениях КЛГС северной части заповедника (концентрации в мг/кг)

Соединения мышьяка используются в качестве инсектицидов на полях хлопчатника, и донные отмахания в сельскохозяйственных районах часто загрязнены Аэ. • Этот элемент, как правило, накапливается в окисленных наилках (горизонт 0). В донных отложениях северной части заповедника Ь мкшьнка в верхних звеньях каскада составляет 1,4-2,1. В нижних звеньях происходит его аккумуляция, значения I достигают 4-11, а концентрации составляют 30-30 мг/кг (18-47 КК),

Ртуть аккумулируется в тех же водоемах, что и мышьяк. В конечных звеньях КЛГС максимальные значения I ртути достигают 28 (4 КК) з горизонтах (сульфидный барьер). Содержания Нй в донных осадках всех водоемов лемат в пределах концентраций, типичных для незагрязненных аквалакдшафтсв. Однако характер распределения Кв з КЛГС указывает на возможное1Ь загрязнения, источником которого могут быть ртутьсодержащие инсектициды.

Накопление пеллютантов в старинных озерах заповедника может иметь отложенный эффект негативного экологического воздействия. После высыхания стариц, являющегося естественным этапом их функционирования, загрязненные донные осадки могут быть погребены под новыми порциями аллювия либо эоловыми отложениями, представляя собой "бомбы замедленного действия".

Донные ошитеггоя годсемоз южной части заповедника (оз.Бол. Голубое. ДедоЕо, Халкакуль) обогащены относительно северной Вг. Бг и и, что связано с более высокой минерализацией озерных зод южной части и ьспарителыгой концентрацией этих элементов. Средние содержания Аэ и понижены, что подтверждает техногенную природу их аномалий в северной части заповедника.

Наибольшей вариабельностью в донных осадках южной части отличаются Br.Sr.li (>100%). Для этих элементов характерна и наиболее выраженная радиальная дифференциация, В поверхностных горизонтах озер Р урана составляет 3-4, стронция - 3-7; К брома в оз.Халкакуль составляет 9.7. а в оз.Бол.Голубом достигает 46. 3 сульфидных горизонтах накапливаются Си, 2п. РЬ, N1. Со,Мо (Й 2-3).

Максимальные содержания брома в донных осадках этих озер достигают 196 мг/кг (93 КК), а стронция - 0.3% (9 КК). Еще вше концентрации этих и других активных водных мигрантов в донных отложениях самосадочных соленссных бассейнов, которыми являются озера Бол. и Кал.Кабаньи.

Солевые аккумуляции оз.Бол.Кабанье, содержащего крепкий рас-

соп, представлены гипсом, вместе с которым осаждается Бг (0.4%, т. е !? КК). Ь органогенно-сульфидно-глинистых горизонтах См максимальны концентрации Вг - до 205 мг/кг (98 КК). В сульфидных и глееных горизонтах накапливаются также и - до 10 мг/кг (4 КК) и Аи ¡0,4 мг/кг (Г.-4 КК).

Таким образом, среди природных процессов дифференциацию химических элементов^ аквальних ландшафтах заповедника определяют галогенез и суЛьфидогенез. В северной части заповедника на них накладывается техн'огенез.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ГЕОХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПУСТЫННО-ТУГАЙНЫХ ЛАНДШАФТОВ Лзндшфтмо-геохпмические исследования., проведенные при участии автора в ряде заповедных и Фоновых районов России и сопредельных государств, позволили сформулировать ряд теоретических и методических-принципов, положенных в основу научного обоснования Фонового геохимического мониторинга природной среды (Геннадиев, Касимов.Лычагин. 1986; и др.).Учет этих принципов,рассмотренных ниже для пустынно-тугайных комплексов западной части Центральной Азии, необходим уже на этапе организации мониторинга, при проведении инвентаризации геохимического состояния фоновых ландшафтов.

Типичность и уникальность Фоновых районов. Территория "Тигровой балки" типична для западной части Центральной Азии, так как объединяет типичные ландшафты пустынной зоны. Сочетание автономных ландшафтов с песчаными пустынными и серо-бурыми пустынными почвами с подчиненными тугайными комплексами, солончаками и такы-рами характерно для всех тугайных заповедников бассейна Амудзрьи. Типичны и проблемы,стоящие перед ними: опустынивание ландшафтов в связи с зарегулированием и снижением стока вследствие строительства гидроузлов и разбора воды на орошение, вторичное засоление и загрязнение поверхностных и грунтовых вод дренажными водами и др.

Типичность ландшафтов "Тигровой балки" позволяет использовать основные закономерности их геохимической структуры для характеристики других заповедников бассейна Амударьи. а также ксмп Лексов тугайного типа, существующих в долинах других рек Центральной Азии и формирующихся -по берегам оросительных каналов и искусственных озер. На территории России мног'ле из полученных закономерностей могут быть 'использованы для геохимического анализа дельтовых ландшафтов северного и западного Прнкаспия.

Литогеохимическая-дифференциация Фоновых участков зависит от металлогении;района, литолого-минералогических особенностей коренных и рыхлых пород, геолого-структурной позиции региона. Для фонового мониторинга предпочтительнее территории, слабодиффереи-цированные в литогеохимическом отношении, так как в районах с сильнодифференцированным фоном могут формироваться природные геохимические аномалии в различных компонентах ландшафта, что создает известные трудности при организации и проведении мониторинга.

Основным фактором литогеохимической дифференциации территории "Тигровой балки" является гранулометрический состав отложений. Легкие породы обеднены, а тяжелые слабо обогащены относительно регионального фона Ре. Со.Ио, Cs.Sc.P33. Коэффициенты концентрации относительно фона, как правило, не превышают 1.5-2.0. Средние содержания элементов в почвах на известняках и продуктах их переотложения также близки к региональному фону.

Таким образом, для ландшафтов заповедника характерна слабая литогеохимическая дифференциация, что является положительным фактором для фонового мониторинга.

Положение Фоновых районов в региональных каскадных ландшаФт-но-геохимических системах. При организации мониторинга необходимо учитывать положение фоновых участков в региональных КЛГС крупных речных бассейнов: ландшафтно-геохимических аренах. Верхние звенья арен отличаются наибольшей геохимической автономностью, в них целесообразнее всего проводить фоновый мониторинг. Нижние звенья арен испытывают интегральное природное и техногенное влияние верхних и средних звеньев каскада.

Территория исследования характеризуется сложной региональной ландшафтно-геохимической структурой, основанной на бассейновой организации. Положение заповедника в нижнем звене макроарены (по М.А.Глазовской.1988) бассейна Вахша в сочетании с геоморфологическими условиями (резким сужением долины Вахша у слияния с Пянд-хем) определяет аккумуляцию на его территории значительной части взвешенных наносов, выносимых из верхних звеньев каскада. Поступление солей с подземным стоком обусловливает повышенную минерализацию грунтовых вод и широкое развитие засоления гидроморфных почв . проявляющихся наиболее ярко в южной ' части заповедника, орографически обособленной от северной. Максимальное засоление грунтовых и поверхностных вод отмечается у северного подножья массива Буритау. который служит грядой подпора для поверхностных и подземных водных потоков.

Северная часть заповедника является зоной аккумуляции регио-

нальной КЛГС более низкого ранга: мезоарены оросительно-дренажной системы Вахшской долины. В акваландшафтах этой части аккумулируются биогенные элементы и ядохимикаты, мышьяк и ртуть.

Накопление поллютантов в акваландшафтах "Тигровойбалки" относительно слабое. Оно значительно сильнее в нижней части мегаа-рены бассейна Амударь'и. являющегося региональной КЛГС более высокого порядка, чем бассейн Вахша, что определяет еще большую зависимость нижних звеньев КЛГС от совокупного воздействия верхних.

Таким образом, анализ бассейновой организации территорий показывает, что аквальные и супераквальные ландшафты южной части заповедника могут использоваться для регионального геохимического мониторинга бассейна р. Вахш, а акваландшафты северной части - для мониторинга загрязнения Вахшской долины.

ЛандшаФтно-геохимическая структура Фоновых территорий (И.1-анализ). Территории заповедников, являясь звеньями ландшафт-но-геохимических арен высоких порядков, на локальном уровне состоят из микроарен - водосборных бассейнов первого порядка. Среди элементарных ландшафтов, слагающих микроарены, автономные ландшафты получают вещества только из атмосферы и наиболее пригодны для Фонового мониторинга. В подчиненных ландшафтах возможно образование природных и техногенных аномалий за счет латеральной дифференциации веществ, поэтому мониторинг атмосферных поллютантов в них не столь репрезентативен.

Сочетания элементарных ландшафтов по элементам рельефа образуют ландшафтно-геохимические катены (ЛГК). Анализ радиальной и латеральной дифференциации ЛГК дает возможность охарактеризовать фоновую ландшафтно-геохимичеокую структуру территории. Нарушение соотношений И,Ь-дифференциации, типичных для природных зон и подзон. может указывать на техногенное воздействие.

При организации и проведении геохимического мониторинга пустынно-тугайных ландшафтов необходимо учитывать сильную степень геохимической дифференциации гидроморФных ландшафтов нижних звеньев водораздельно-старичных катен, обусловленную близким залеганием грунтовых вод. Осаждение химических элементов на испарительном, сульфидном и других геохимических оарьерах приводит к образованию в почвах этих ландшафтов природных аномалий. Для мониторинга' загрязнения атмосферы наиболее репрезентативны почвы автономных ландшафтов (сероземы, ггесчагше и серо-бурые пустынные), получающие вещество только из атмосферы.

Техногенная нагрузка на Фоновые территории. Наряду с природными закономерностями при планировании и проведении геохимического мониторинга в заповедниках должны учитываться и техногенные факторы. При размещении фоновых станций и анализе получаемых на них данных важно принимать во внимание- их положение в локальных и региональных КЛГС и сопряженность с источниками загрязнения.

Северная часть "Тигровой балки", как отмечалось выше, служит зоной аккумуляции региональной КЛГС оросительно-дренажной системы Вахшской долины. Загрязнение акваландшафтов сбросными водами типично для тугайных заповедников бассейна Амударьи. При мониторинге загрязнения аквасистем необходимо уделять повышенное внимание геохимическому изучению водоемов-приемников и конечных звеньев КЛГС, где концентрации поллютантов в воде и донных отложениях на-, иболее высоки. При отборе проб донных отложений и анализе получаемых результатов важно учитывать закономерности И. ь-дифференциа-ции акваландшафтов.

В тугайных заповедниках бассейна Амударьи целесообразна организация мониторинга состояния речных бассейнов высоких порядков. В частности, в южной части "Тигровой балки" возможно изучение тенденций изменения геохимического состояния бассейна Вахта, для чего требуется организация исследования геохимических характеристик поверхностных и грунтовых вод, взвешенных наносов и донных отложений.

ВЫВОДЫ

1. Основными процессами определяющими ландшафтно-геохимичес-кую дифференциацию пустынно-тугайных ландшафтов являются галоге-нез, глеегенез и сульфидогенез, обусловленные воздействием грунтовых вод на гидроморфные ландшафты в нижних звеньях катен. Деятельность грунтовых вод накладывается на исходную .цитологическую неоднородность субстрата и осложняется влиянием биогеохимического Фактора. Вывод базируется на следующих результатах.

1) Литогеохимическая специализация территории определяется ее положением в нижней части Вахшской долины. С аккумуляцией продуктов размыва пород верхних звеньев бассейна связана обогащен-ность почв территории гидролизатно-анионогенной ассоциацией элементов (Se.As.Br, и. Ли, ИМи. УЬ). Литогеохимическая дифференциация территории определяется гранулометрическим составом отложений:-легкие породы обеднены большинством изученных элементов, "тяжелые породы обогащены в 1,5-2 раза относительно регионального фона Ре, Со, №. Cs.Sc. РЗЭ.

2) Испарительная'концентрация грунтовых вод обусловливает аккумуляцию активных водных мигрантов (Na.Br.Sr) в нижних звеньях :катен. С окислительно-восстановительной дифференциацией гидро-морфных ландшафтов связано накопление и в глеевых горизонтах солончаков. а 'Мо - в сульфидных.

3) Влияние биогеохимического фактора на почвенно-геохими-ческую дифференциацию проявляется, главным образом, в микронеоднородности поверхностных горизонтов почв, что необходимо учитывать при проведении фонового мониторинга, так как поверхностные горизонты служат приемниками и аккумуляторами поллютянтов.

4) Для биогеохимического мониторинга важное значение имеет учет геохимической специализации растений. Для растений пустынно-тугайных ландшафтов выделено з типа специализации: катионо-Фильный (туранга, тростник), гидролизатно-катионофильный (лох, сахарный тростник), комплексно-галофильный (соляноколосник, черкез. парнолистник).

2. Геохимическая дифференциация аквальных ландшафтов заповедника обусловлена процессами галогенеза и сульфидогенеза, на которые в северной части заповедника накладывается техногенез. Следствием этих процессов является изменение геохимических характеристик водоемов.

1) Озера южной части заповедника вследствие изменения гидрологического режима территории усыхают и засоляются. В донных отложениях озер аккумулируются: в поверхностных илах - Br.Sr.lJ, Аи (п-гп'10 КК), в сульфидных горизонтах - Си, 2п, РЬ, N1, Со. Мо (п КК).

2) Сброс коллекторно-дренажных вод в озера северной части заповедника препятствует росту их минерализации, но приводит к' загрязнению вод нитратами и пестицидами, причем наибольшие концентрации поллютантов наблюдаются в водоемах-приемниках сбросных вод и конечных звеньях каскадных систем. В донных отложениях озер накапливаются Аэ и Ня. максимальные их содержания (соответственно, 47 КК и 4 КК) отмечаются в конечных зонах аккумуляции.

3. Пустынно-тугайные ландшафты "Тигровой балки" являются типичными и репрезентативными для аналогичных аридных территорий. Закономерности фоновой геохимической дифференциации ландшафтов южной . части заповедника могут быть использованы для мониторинга природной1среды в других пустынно-тугайных- районах Центральной Азии. Аквальная КЛГС северной части заповедника может служить моделью миграции и концентрации веществ для оросительно-сбросных систем бассейна Амударьи и других аридных районов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Химический состав атмосферных осадков на территории СССР//Ландшафтно-геохимическое районирование и охрана среды. Вопросы географии, сб. 120. М.: Мысль. 1983. -С. 183-187.

2. Црдацииы геохимического мониторинга фоновых ландшаф-■¡гов//Геохимия. ландшафтов. (Тезисы докладов). М.. 1986. -С. 10-12. (В -соавт. с А. Н.Гекнадиевым.Н. С. Касимовым).

3. Тенденции изменения химического состава поверхностных вод заповедника "Тигровая балка"//Тез. докл. Всес.сов. "Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов". Сыктывкар, 1987.-Ч. 2.-С. 76-78. (В соавт. с Н. С.Касимо-вым, В. В. Сысуевым, Л. П. Копиковой. В. П. Белобровым).

4. Минерализация и уровень грунтовых вод пойменного комплекса заповедника "Тигровая балка"//Тез.докл. Всес. сов. "Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов". Сыктывкар,1987. -Ч. 2. -С. 79-80. (В соавт.с Л. П. Копиковой, В. П. Белобровым, В. С. Скулкиным).

5. Факторы геохимической дифференциации ландшафтов заповедника "Тигровая балка"//Тез.докл. 4 Всес.сов."Теория и практика геохимических поисков в современных условиях". М. ,1988.-Т.6.-С.44-45. (В соавт. с Н.С,Касимовым,Т.Давлатшоевым).

6. Фоновая геохимическая дифференциация ландшафтов и мониторинг природной среды//Мониторинг фэнового загрязнения природных сред. Вып. 5. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. -С. 162-179. (В соавт. с Н. С. Касимовым, А. Н. Геннадиевым).

7. Методика региональной эколого-геохимической оценки ландшафтов МНР//Тез. докл. междунар. сов. "Методологические вопросы оценки состояния природной среды МНР". Пущино,1990.-С.10- 11. (В соавт. с А. К.Евдокимовой.Н.С.Касимовым).

8. Геохимические аспекты антропогенного изменения ландшафтов заповедника "Тигровая балка"//Тез. докл.сов. "Природные и социально-экономические проблемы экологически дестабилизированных регионов". Алма-Ата. 1991.-С. 61-62.

9. Методика и результаты эколого-геохимической оценки состояния природной среды г. Улан-Батора//Экология и природопользование в Монголии. Пущино. 1992.-С. 201-211. (В соавт.с Н. С. Касимовым, А. К. Евдокимовой и др.).