Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа

Шапченкова, Ольга Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа"

На правах рукописи

Шапченкова Ольга Александровна

Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск - 2003

Работа выполнена в лаборатории лесного почвоведения Института леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук Л.С. Шугалей

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук

П.И. Крупкин кандидат биологических наук Е.В. Бажкова

Ведущая организация:

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится «11» июля 2003 года в 12°° часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.01 при Красноярском государственном аграрном \ нивсрситете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «2» июня 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Д.6.Н. Т~ "

В.В. Чупрова

^оозг-А

I о ¿77

Актуальность темы. Создание Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭКа) на базе крупнейшего в стране и мире месторождения бурых углей привело к возникновению ряда экологических проблем: отчуждение земель под строительство угольных разрезов и ГРЭС, сопутствующих промышленных предприятий, интенсивное рекреационное использование лесных экосистем, загрязнение их техногенными выбросами и промышленными отходами. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по охране окружающей среды региона, системы экологической оптимизации ландшафтов и рационального природопользования проводилась научными коллективами Сибирского отделения Российской академии наук и других ведомств (Географические условия..., 1979; Природные и экономические факторы ..., 1980; Защитная роль лесов...,1980; Почвы зоны КАТЭКа. 1981; Леса КАТЭКа..., 1983; Природа..., 1983; Трансформация..., 1984; Экспериментальные основы..., 1984; Волкова В.Г., Давыдова Н.Д., 1987; Снытко В.А. и др., 1987; Человек и окружающая среда..., 1988; Современное состояние..., 1990; Шугалей Л.С., 1991 и др.).

Функционирование первенца КАТЭКа - самой мощной (6,4 млн. кВт) Березовской ГРЭС-1 (БГРЭС-1) ведет - к загрязнению окружающих ландшафтов продуктами сжигания бурых углей - макро- и микроэлементами (тяжелыми металлами). Возможная необратимая деградация почв и почвенного покрова под влиянием техногенеза выдвигает на первый план разработку объективных критериев оценки и прогноза экологического состояния одного из основных компонентов биосферы, обеспечивающего устойчивость к антропогенным (техногенным) воздействиям лесных экосистем в целом. Предупреждение неблагоприятных последствий воздействия техногенеза на почвы и почвенный покров возможно только на основе периодических наблюдений - мониторинга почв. Все это определяет актуальность наших исследований.

Цель работы - разработать базовую основу мониторинга почвенного покрова региона и оценить воздействие техногенных выбросов БГРЭС-1 на экологическое состояние почв лесных экосистем.

Задачи исследования:

1. Определить морфогенетические свойства, физические, физико-химические и химические параметры почв лесных экосистем зоны техногенного влияния БГРЭС-1.

2. Установить размеры биогенной аккумуляции и перераспределение в профиле почв тяжелых металлов и мышьяка в процессе почвообразования.

3. Выявить влияние техногенных выбросов БГРЭС-1 на аккумуляцию тяжелых металлов в почвах лесных экосистем различной удаленности от источника загрязнения.

4. Оценить влияние аккумулированных тяжелых металлов на биологическую активность почв.

5. Сделать прогноз возможного загрязнения почв лесных экосистем в будущем.

Защищаемые положения:

1. Почвенный покров лесных экосистем зоны техногенного воздействия БГРЭС-1 представлен серыми почвами, основные физические, химические и физико-химические свойства которых свидетельствуют об их высокой буферное™, а, следовательно, и устойчивости к антропогенным (техногенным) нагрузкам.

2. За 10-летний период функционирования БГРЭС-1 в почвах лесных экосистем отмечено техногенное накопление тяжелАи^^тэддцвд^ва^МгИ®^^!, Си, Zn).

БИБЛИвТЕКА СПетербург / ОЭ

3. Аккумуляция тяжелых металлов техногенного происхождения почвами лесных экосистем не оказала значительного влияния на основные параметры биологической активности почв.

Научная новизна:

• собран новый фактический материал по запасам и профильному распределению тяжелых металлов и мышьяка в почвах наиболее ценных лесных массивов, подверженных техногенному влиянию БГРЭС-1;

• установлен объем техногенного накопления тяжелых металлов в почвах лесных экосистем в эпицентре влияния БГРЭС-1;

• оценено влияние аккумулированных металлов техногенного происхождения на интегральные показатели жизнедеятельности биоты почв: продуцирование СОг, целлюлозоразлагающую и аммонифицирующую способность, активность окислительно-восстановительных процессов и ферментов азотного метаболизма.

Практическое значение работы заключается в возможности использования установленных параметров основных свойств почв, материалы по накоплению и распределению в них тяжелых металлов и мышьяка, показатели биологической активности почв для организации и последующего проведения экологического мониторинга лесных экосистем в зоне техногенного влияния ГРЭС, работающих на бурых углях КАТЭКа.

Апробация работы: основные положения работы докладывались на VIII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2001" (Москва, 2001), Второй Республиканской школе - конференции "Молодежь и пути России к устойчивому развитию" (Красноярск, 2001), Второй Всероссийской конференции "Экологический риск" (Иркутск, 2001 ), Международной конференции "Средообразующая роль бореальных лесов: локальный, региональный и глобальный уровни" (Красноярск, 2002), заседании Красноярского отделения Докучаевского общества почвоведов РАН (2003), конференции молодых ученых "Исследования компонентов лесных экосистем Сибири" (Красноярск, 2003).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 11 научных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 207 страниц, содержит 32 таблицы и 20 рисунков. Список литературы включает 256 наименований, в том числе 37 на иностранных языках.

Проведенные исследования поддерживались РФФИ-ККФН (грант № 99-0496016) и индивидуальными грантами молодых ученых ККФН в 2001 и 2002 гг.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Проблема мониторинга экологического состояния почв и почвенного покрова лесных экосистем (обзор литературы)

Мониторинг лесных почв следует рассматривать как подсистему мониторинга состояния лесных экосистем в целом. Рассматриваются вопросы выбора территории мониторинга, контролируемых параметров состояния почвы, подлежащих слежению и оценке, и методов исследования (Добровольский Г.В. и др., 1983, 1985; Добровольский Г.В., Гришина JI.A., 1986; Коваленко Н.К., Кукушкин C.B., 1988; Мотузова Г.В., 1988; Гапонюк Э.И., Малахов С.Г., 1985, 1989; Орлов Д.С. и др., 1989; Гришина JI.A. и др., 1991; Химическое загрязнение..., 1991, и др.). Обсуждаются способы и методы оценки загрязнения почв тяжелыми металлами (Методические

рекомендации..., 1987; Методические указания ..., 1987; Ильин В.Б. 1985, 1991; Обухов А.И., Ефремова Л.Л., 1988; Геохимия..., 1990; О выполнении работ..., 1990; Глазовская М.А., 1994, 1997 и др.).

Глава 2. Объекты и методы исследований

Первый этап полевых исследований был проведен до начала функционирования БГРЭС-1 в период комплексных исследований Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН в 1989 - 1991 гг. под руководством д.с.-х.н., профессора В.В. Протопопова. Пробные площади (п.п.) в березняках (Belula pendula Roth.) и сосняках (Pirna, sylvestris L.) были заложены сотрудниками лаборатории лесной гидрологии В Д. Стакановым и Г.П. Кузьминой.

В 2000 г. исследования были продолжены. П.п. расположены в различных направлениях от Березовской ГРЭС-1 на расстоянии: 5 — 10 км - Дубинино 1 и Дубинине 11; 10 - 15 км - Дубинино III и Родники; 30 - 40 км - березняк и 25-летние культуры сосны у оз. Большое. П.п. представляют типичные, но, вместе с тем, наиболее ценные для данной территории лесные массивы. В качестве контрольных вариантов, условно не подверженных техногенному воздействию БГРЭС-1, были приняты п.п., находящиеся на расстоянии около 80 - 90 км от источника загрязнения (Захаринский бор и Ново-Николаевский березняк).

Выбор контролируемых параметров базируется на трех группах показателей: ранней, средней и долгосрочной диагностики.

В качестве показателей ранней диагностики развития неблагоприятных изменений в почвах выбраны параметры биологической активности: продуцирование С02, целлюлозоразлагающая и аммонифицирующая способность, интенсивность окислительно-восстановительных процессов (по активности каталазы), активность ферментов азотного метаболизма (протеазы и уреазы), а также реакция среды и характеристика состояния азотного фонда.

Вторая группа показателей характеризует более устойчивые изменения в свойствах почв: содержание гумуса и обменных оснований, гидролитическая кислотность. К этим показателям также отнесено содержание "приоритетных" элементов, поступающих с выбросами БГРЭС-1: Ва, Mn, Zn, Си, Cr, Со, Pb, Ni, а также наиболее опасные с точки зрения воздействия на почвенную биоту - As, Cd,

Hg-

В качестве показателей долгосрочной диагностики влияния БГРЭС-1 на состояние почв выбраны валовой и гранулометрический состав почвы, запасы гумуса, азота, фосфора и калия, а также тяжелых металлов.

На каждой экспериментальной площадке закладывали почвенные разрезы, а также в 10-кратной повторности отбирали образцы подстилок (шаблоном 0,03 м2) и почв (по глубинам 0-5, 5-10, 10-20 см) по общепринятым методикам биогеоценотических исследований (Карпачевский, Воронин и др., 1980). Для определения содержания тяжелых металлов в почвообразующих и подстилающих породах отобраны образцы из почвенных разрезов на каждой п.п. и вскрыши угольного разреза.

Отобранные образцы подстилок фракционировали с помощью сит на подгоризонты: опад прошлого года - Ol (L), ферментативный (труха) - 02 (F) и гумификации - 03 (Н).

Гранулометрический состав почв определяли по H.A. Качинскому (Агрофизические методы..., 1966). Валовое содержание азота, фосфора и калия в

растительных и почвенных образцах определяли после мокрого сжигания в смеси серной и хлорной кислот (Аринушкина, 1970; Гинзбург, и др., 1963). Фракционный состав азота - методом щелочного гидролиза в чашках Конвея с 1п и 6п №ОН (Голубева, 1969; Кислых, 1975). Аммонийный и нитратный азот - в вытяжке 0,03 п КзБОд: аммонийный - колориметрированием с реактивом Несслера, нитратный -обработкой образцов дисульфофеноловой кислотой. Аммонифицирующую и нитрифицирующую способность почв определяли по Кравкову в модификации Болотиной (Турчин, 1965).

Содержание гумуса, обменных оснований и гидролитическая кислотность при первом этапе обследования в 1990 г. определяли химическими методами, реакцию среды - потенциометрически (Аринушкина, 1970), групповой состав гумуса - по Пономаревой и Плотниковой (Пономарева, Плотникова, 1980), содержание тяжелых металлов (слой 0-5 см) - эмиссионным методом на спектрофотометре. В 2000 г. содержание гумуса, обменного кальция, тяжелых металлов и мышьяка, реакция среды, а также валовой состав почв определены методом инфракрасной спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК-спектроскопии).

Активность каталазы и уреазы определяли по А.Ш. Галстяну, активность протеазы - по Г. Гоффманну и К. Тейхеру (Хазиев, 1976). Интенсивность продуцирования углекислоты ("дыхания") - абсорбционным, целлюлозолитическую способность - аппликационным методами (Методы..., 1977, 1991).

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программы 81а11$иса.

Глава 3. Экологические условия почвообразования

Назаровская котловина представляет собой предгорную равнину с куэстово-грядовым и холмисто-увалистым рельфом, окруженную невысокими горами (400 -700 м над ур. м.).

По агроклиматическому районированию ландшафты южной тайги низкогорий Кузнецкого Алатау и лесостепи относятся к умеренно прохладному району, к подрайонам достаточного (ГТК = 1,2 - 1,6) и недостаточного (ГТК = 0,8 - 1,2) увлажнения. Годовая сумма осадков 450 - 520 мм. Годовая сумма положительных температур выше 10°С находится в пределах 1500 - 1700°С. Средняя температура воздуха в январе составляет -16 ч- -20°С, в июле - 17 - 18°С. Продолжительность безморозного периода 100 - 120 дней.

Преобладающими ветрами в центральных районах котловины в течение всего года являются южные, юго-западные и западные. В крайних северных и южных районах котловины на направление ветра оказывают влияние окружающие ее горные системы.

В настоящее время средняя лесистость лесостепи региона не превышает 16-20 %, снижаясь в отдельных ландшафтах до 5 %, сельскохозяйственная освоенность высокая - 40 - 68 %.

Глава 4. Современное экологическое состояние почв и почвенного покрова зоны техногенного воздействия БГРЭС-1

В этой главе излагается экспериментальный материал по основным свойствам почв района исследований. Таксономическая принадлежность почв устанавливалась

по разработкам Почвенного института им. В.В. Докучаева (Классификация почв..., 2000).

Почвенный покров зоны техногенного воздействия БГРЭС-1 представлен автоморфными серыми почвами лесостепи и южной тайги горного обрамления Назаровской котловины.

Исследованные почвы сформировались на элювиально-делювиальных отложениях продуктов выветривания красноцветных девонских пород и желто-бурых суглинках и глинах различных элементов рельефа.

Запасы подстилки в березняках составляют 13,8 - 19,9 т/га, в сосняках 22,6 -22,8 т/га при пространственной вариабельности 19 - 58 % и 30 - 39 % соответственно. Основные запасы органического вещества приходятся на подгоризонты 02 и 03, доля которых составляет соответственно 39 - 66 и 10 - 21 % от общих запасов подстилки.

В березняках, испытывающих существенные (III стадия дигрессии биогеоценоза) рекреационные нагрузки (Дубинине II), в составе подстилки увеличивается доля мелких (23 %) и крупных (12 %) ветвей, и уменьшается в 3 - 6 раз доля опада травяно-кустарничкового яруса.

Подстилки характеризуются высоким содержанием органического вещества (41,6 - 69,9 %) гуматно-фульватного и фульватно-гуматного типа (Сга:СфК 0,8 - 1,1), широким (34 - 66) отношением С:Ы, слабокислой и нейтральной (6,7 - 7,0) реакцией среды, высоким содержанием обменных Са и - 36,0 - 85,4 и 15,2 - 22,8 мг-экв на 100 г почвы соответственно.

Гранулометрический состав серых почв представлен средними и тяжелыми суглинками и легкими глинами. Преобладающими фракциями являются мелкий песок, крупная пыль и ил. Имеет место слабая дифференциация профиля по илу и содержанию оксидов железа и алюминия.

Степень развитости профиля почвы определяется местоположением на элементах рельефа. Мощность гумусово-аккумулятивного горизонта (АУ) варьирует от 9 до 27 см. Содержание гумуса в верхней части горизонта А У составляет - 5,7 -13,6 %, с глубиной уменьшается. Гумус гуматно-фульватного типа (Сгк:СфК 0,8 - 0,9), обеднен азотом (С:Ы 15 - 26). Реакция среды в профиле почв изменяется от 5,8 - 7,1 в гумусово-аккумулятивных горизонтах до 6,4 - 8,4 в почвообразующей породе. Гидролитическая кислотность составляет 0,7 - 5,2 мг-экв на 100 г почвы. Почвенный поглощающий комплекс насыщен обменными основаниями (68 - 100 %).

Серые почвы под березняками п.п. Родники, Большое озеро, Ново-Николаевка характеризуются средними (124,0 - 146,8 т/га) запасами гумуса в слое 0-20 см (Орлов Д.С., Гришина Л.А., 1981). На п.п. Дубинино и Захаринском бору эти величины низкие - 57,2 - 88,1 и 98,6 т/га соответственно. Запасы гумуса на п.п. культуры сосны у оз. Большое оцениваются как высокие - 162,5 т/га. Запасы азота наиболее низкие на п.п. Дубинино (2,8 - 3,5 т/га). По запасам фосфора серые почвы отличаются мало, за исключением почв на п.п. Дубинино И, III и Ново-Николаевского березняка, где его запасы почти в 2 раза ниже и составляют 0,7 - 0,8 т/га. Наибольшими запасами калия характеризуются серые почвы под культурами сосны (17,4 т/га), наименьшими (5,0 -7,6 т/га) - почвы п.п. Дубинино. Запасы фосфора и калия определяются как литогенной основой почв, так и всей историей почвообразования.

Водный режим серых почв лесных экосистем под сосновыми и березовыми лесами относится к периодически промывному.

Глава 5. Аккумуляция тяжелых металлов и мышьяка в почвах района

исследований

5.1. Современные представления об аккумуляции и поведении тяжелых металлов и мышьяка в почвах (обзор литературы)

Приведен обзор научной литературы о факторах, определяющих поведение тяжелых металлов в почвенном профиле, об устойчивости почв к техногенному загрязнению (Виноградов А.П., 1950; Перельман А.И., 1972, 1989; Перельман А.И., Касимов Н.С., 1999; Тяжелые металлы..., 1980; Солнцева Н.П., 1982; Ковда В.А., 1985; Химия тяжелых металлов..., 1985; Алексеев Ю.В., 1987; Кабата-Пендиас А., Пендиас X., 1989; Добровольский В.В., 1983, 1997; Ильин В.Б., 1987, 1991, 1992; Глазовская М.А., 1988, 1997, 1999; Горбатов B.C., 1988; Аржанова B.C., Елпатьевский П.В., 1990; Химические основы..., 1991; Экогеохимия..., 1996; Andersson А., 1977; Saeed М„ Fox R. L., 1977; Shuman L. М., 1979; Kuo S. et al., 1983; Shuster E., 1991 и др.).

5.2. Биогенная аккумуляция и распределение тяжелых металлов и мышьяка в процессе почвообразования 5.2.1. Фоновое распределение тяжелых металлов и мышьяка в серых почвах

Красноцветы девона и желто-бурые суглинки и глины по среднему содержанию большинства тяжелых металлов (Ni, Со, Си, Zn, Pb, Hg, Cd) и мышьяка близки (табл. 1).

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвообразующих и подстилающих породах района исследований (п = 20), г/т

Элемент Xmax Xmin XCD. m s V,%

Ва 934 718 508 549 690 626 26.4 10.5 115.0 45,6 12 7

Мп 553 424 Ж 299 486 375 112 7,7 51Л 33,8 12 9

Со 11 9 2 6 2 8 0Л 0,2 M 0,8 12 10

Сг 2S 68 ID 24 22 50 1Л 2,7 1A 11,9 22 24

Ni 21 34 S 12 2£ 23 1A 1,4 5,9 21 26

Си 2fl 26 11 19 24 23 M 0,4 2A 1,9 14 8

Zn 42 46 24 411 41 43 iL2 0,4 IS 1,6 2 4

Pb 16 13 2 10 11 12 iLfi 0,2 2Л 0,8 22 7

Cd 0.13 0,13 0.10 0,10 0.11 0,12 0.002 0,002 0.008 0,008 2 7

Hg 0,03 0,04 0r01 0,02 0,02 0,03 «Ш1 0,001 0,005 0,005 21 17

As 5 5 2 3 2 4 йЛ 0,1 M 0,5 22 15

Примечание: X ср. - среднее арифметическое значение; Хтм - максимальное значение; Хтшп - минимальное значение; б - среднее квадратическое отклонение; V - коэффициент вариации; ш - ошибка среднего арифметического. Над чертой - значения, относящиеся к элювиально-делювиальным отложениям продуктов выветривания красноцветных девонских пород; под чертой - к желто-бурым суглинкам и глинам.

Отмечены различия в концентрации бария, марганца и хрома. Красноцветы содержат больше Ва и Мп, а желто-бурые суглинки и глины - Сг. Вероятно, обогащенность почвообразующих и подстилающих пород более легкого гранулометрического состава барием и марганцем обусловлена различиями в минералогическом составе.

Кларки концентрации Мп, Со, Сг, Си, Ъл, РЬ, Сс1, ^ в почвообразующих и подстилающих породах района исследований, рассчитанные относительно среднего содержания химических элементов в земной коре (А.П. Виноградов, 1962), изменяются от 0,25 до 0,96. Исключение составляют Аб и Ва. Кларк концентрации Аб для желто-бурых суглинков и глин составляет 2,35, для красноцветов - 1,76, а кларк концентрации Ва незначительно выше 1 и только для красноцветов девона, что указывает на повышенное содержание данных элементов (главным образом Аб) в местных почвообразующих и подстилающих породах.

Содержание Ва, Мп, Со, Сг, Си, Ъл, РЬ, Сс1 и Аб в почвах (0-5, 5-10, 10-20 см) лесных экосистем варьирует в пределах 2 - 30 %. Для № и Н§ характерна более высокая пространственная изменчивость 5 - 52 % и 13 - 50 % соответственно. Коэффициенты вариации, как правило, выше в слоях 0-5 и 5-10 см. Самые высокие коэффициенты вариации большинства тяжелых металлов отмечены на п.п. Захаринский бор, принятой за контроль. Низкая пространственная изменчивость содержания большинства тяжелых металлов в почвах лесных экосистем разных уровней удаленности от БГРЭС-1 указывает на отсутствие существенного поступления техногенного вещества.

5.2.2. Биогенная аккумуляция и распределение тяжелых металлов и мышьяка в профиле серых почв

Распределение валового содержания Ва, Со, Хп, РЬ, ^ в лесных подстилках характеризуется увеличением их концентрации в мелкодисперсных подгоризонтах 02 и 03 по сравнению с 01 в 1,2 - 12 раз, № и Сё - в 4 - 16 раз, Сг и Аэ - в 10-50 раз в результате разложения, ферментации, гумификации растительного опада и увеличения удельной поверхности. Валовое содержание Мп на всех п.п. в подгоризонте 01 в 2,8 - 3,7 раза выше, чем в подгоризонтах 02 и ОЗ. Вероятно, Мп в процессе разложения растительных остатков не накапливается в мелкодисперсных подгоризонтах, как другие металлы, а мигрирует вниз по профилю почвы в осенне-весенние периоды. Распределение Си слабо дифференцировано по подгоризонтам лесной подстилки.

В профиле почв имеет место выраженная биогенная аккумуляция Ъъ, Сё, Н§ в лесных подстилках, слабая - Ва, Мп, Со, Сг, N1, Си, РЬ, Аэ (табл. 2). В минеральной части профиля почв распределение отдельных тяжелых металлов коррелирует с гумусом (Ва, Сё) - г = 0,44 - 0,68, илистыми частицами (Со) - г = 0,36, валовыми оксидами алюминия (Ва, Со, Сг, Аэ) - г = 0,34 - 0,42 и железа (Со, Сг, Си) - г = 0,38 - 0,55, а также реакцией среды (Мп) - г = 0,49, (Сг) - г = -0,34. Все значения коэффициентов корреляции достоверны на уровне значимости 0,05.

5.3. Техногенное накопление тяжелых металлов в почвах

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в слое почвы 0-5 см при первом (1990 г.) и втором (2000 г.) этапах обследования свидетельствует о техногенном накоплении некоторых тяжелых металлов за десятилетний период функционирования БГРЭС-1.

Таблица 2. Распределение тяжелых металлов и мышьяка в профиле почв

Горизонт Глубина, см Содержание, г/т

Ва Мп Со Cr Ni Си Zn Pb Cd Hg As

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13

Дубинино 1 (березняк орляково-коротконожковый)

О 0-1 43 403 4 3 5 6 66 5 0,37 0,05 2

AY 1-10 694 444 8 20 19 18 47 10 0,14 0,03 3

10-21 767 437 8 21 21 20 47 10 0.14 0,03 3

AEL 21-30 779 446 8 22 24 22 46 10 0.14 0,03 3

ВТ 30-40 805 448 9 18 27 24 44 10 0,13 0,03 3

С 40-50 811 448 9 19 27 24 43 11 0,13 0,03 3

Дубинино III (березняк осочково-разнотравный)

О 0-1 37 418 3 3 5 5 61 4 0,34 0.06 2

AY 1-14 731 420 6 19 12 15 44 9 0,10 0,02 3

14-24 665 441 5 15 13 15 39 9 0,10 0,03 2

AEL 24-34 672 444 6 13 13 17 35 9 0,10 0.02 2

ВТ 34-44 666 471 7 14 12 21 35 9 0,10 0,02 3

44-62 656 509 7 24 11 19 38 9 0,10 0,01 4

С1 62-72 737 543 7 18 12 18 34 9 0.10 0,01 4

72-80 738 543 7 18 12 20 34 10 0,10 0.01 4

С2(са) 80-90 742 548 8 19 14 21 40 10 0,10 0,01 4

90-100 748 550 8 19 15 23 40 10 0,10 0,01 4

Большое озеро (бе резняк разнотравный)

О 0-2 41 442 4 3 5 6 74 2 0,34 0,05 2

AY 2-12 739 416 8 19 28 18 54 9 0,17 0,02 4

12-22 852 473 10 17 30 15 52 8 0,17 0.02 5

AEL 22-40 772 558 9 14 18 23 44 8 0,10 0,01 4

40-50 977 505 12 24 25 29 43 9 0,10 0,02 5

ВТ 50-60 980 512 14 25 26 32 44 12 0,10 0,02 4

60-70 982 514 16 30 28 35 46 14 0,10 0,02 5

С(са) 75-85 934 503 13 27 25 30 38 12 0,10 0,01 4

85-95 932 500 10 27 23 23 38 11 0,10 0,01 4

Ново-николаевский (бе резняк ирисово-осочково-разнотравный)

О 0-1 37 473 4 3 3 6 73 3 0,33 0,05 2

AY 1-10 784 366 7 24 9 13 53 И 0,14 0,02 3

AEL 10-22 810 427 8 20 8 17 46 11 0,10 0,01 3

ВТ 22-40 780 355 9 40 17 22 44 11 0,12 0,02 4

40-60 678 345 9 42 16 23 42 11 0,12 0,03 4

75-90 558 365 9 47 14 22 40 11 0,12 0,03 3

С 90-100 572 370 9 47 13 22 42 10 0,12 0,03 3

100-110 573 387 9 48 12 22 42 10 0,12 0,03 3

110-120 574 414 9 54 12 24 41 11 0,12 0,03 3

120-140 549 355 8 68 15 23 43 11 0,13 0,04 3

Достоверным считали увеличение содержания тяжелых металлов, превышающее их простраственную изменчивость на каждой конкретной п.п. Для характеристики аккумуляции тяжелых металлов в почвах исследованных территорий были использованы коэффициенты техногенного накопления (отношение содержания металла в слое почвы 0-5 см в 2000 г. к его содержанию в 1990 г).

В серых почвах п.п. Дубинине I первого уровня удаленности (5-10 км) от БГРЭС-1 увеличилось среднее содержание Ва (Кта = 1,15), Ni (Кта = 1,18), Си (Ктн = 1,13), Zn (Ктн= 1,18), на п.п. Дубинино II - Мп (Кта = 1,20), Со (Кта = 1,33) и Zn (К™ = 1,18). В почвах на п.п. Дубинино III возросла концентрация Ni и Си (КТ1| = 1,25 и 1,50

соответственно), п.п. Родники - только N1 (Ктн = 1,27). В серых почвах под березняками и сосняками третьего уровня удаленности (30 - 40 км) от БГРЭС-1 и контроля (80 - 90 км) изменение среднего содержания тяжелых металлов не превышает величин пространственной изменчивости.

Запасы тяжелых металлов и мышьяка в подстилках на порядок и более ниже, чем в минеральном профиле почв. Наиболее высокими запасами Ва (1,1 кг/га), Мп (11,7), Ъл (2,2), № (0,17), Сг, Со и РЬ (по 0,11), ^ (0,002), Ав (0,06), Сс1 (0,011 кг/га) характеризуются подстилки сосняков Захаринского бора (контроль), что обусловлено, главным образом, высокими запасами подстилки (28,5 т/га). В подстилке контрольного березняка запасы тяжелых металлов и мышьяка ниже в 1,6 - 3,4 раза.

Отмечено, что лесные подстилки березняков п.п. Дубинино, Родники и Большое озеро характеризуются более высокими запасами Ва, Мп, Со, Сг, Си, Ъл, РЬ, Сё, Аб (в 1,1 - 2,4 раза) по сравнению с контролем (Ново-Николаевский березняк), что определяется как более высокими запасами подстилок на этих п.п., так и содержанием некоторых тяжелых металлов.

Распределение запасов тяжелых металлов и мышьяка в минеральном профиле почв, как правило, указывает на увеличение их с глубиной (рис. 1). В аккумулятивной части (0-20 см) минерального профиля почв содержится в 1,3 - 4,0 раза меньше тяжелых металлов, чем в иллювиальной толще (20-50 см). Исключение составляет ртуть на п.п. Захаринский бор. Наличие тяжелых металлов и распределение их в профиле почв является наследованием их, как и таких свойств, как минералогический и гранулометрический состав, от литогенной основы. Запасы тяжелых металлов и мышьяка в большей мере определяются гранулометрическим составом и плотностью сложения почв, чем их концентрацией, вследствие чего они ниже в почвах на п.п. вблизи БГРЭС-1, характеризующихся более легким гранулометрическим составом и рыхлым сложением, чем в более тяжелых почвах п.п. у оз. Большое и контроля.

Глава 6. Влияние техногенных выбросов на биологическую активность почв лесных экосистем 6.1. Интенсивность продуцирования С02 и целлюлозоразлагающая способность серых почв

Наиболее высоким продуцированием С02 характеризуются лесные подстилки -6,8 - 13,9 мг С02 /1 г почвы за 24 ч. При переходе к минеральным горизонтам интенсивность "дыхания" заметно снижается (0,42 - 1,13 мг С02 /1 г почвы за 24 ч).

Отмечено снижение (в 2 раза) интенсивности продуцирования С02 серыми почвами под березняком разнотравным (III стадии рекреационной дигрессии биогеоценоза).

Интенсивность разрушения целлюлозы на всех п.п. максимальна в лесных подстилках. На первом (5-10 км) и втором (10 - 15 км) уровнях удаленности от источника загрязнения целлюлозоразлагающая способность составляет 10 - 11 %. Более высокая целлюлозоразлагающая способность подстилок наблюдается на п.п. у оз. Большое (12 - 20 %) и контроля (28 - 35 %), что является следствием относительно более благоприятных почвенно-экологических условий. Интенсивность разложения целлюлозы по профилю почв уменьшается с глубиной. Более низкая целлюлозоразлагающая способность серых почв на п.п. Дубинино в большей степени является следствием пространственной изменчивости физических, физико-химических и химических свойств, влияния рекреационных нагрузок, чем техногенного воздействия.

5000

с 4000

3000

3 л 2000

я 1000

140

120

го 100

1¡ 80

з"

и л 60

с л 40

0,70,6 ' I 0,5

5 «

й 0.3 £

0,1 о

и м (V V VI VII VII

1>обные площади

II ID fV V VI Vil VIII

Г^ообные плоцрди Cd

П И IV V VI Vil VIH

Г^эобные л по чади

3500

3000

I 2500

2000

й 1500

л 1000 о

500 0

140 120 100 80 60 40 20 О

0,14 0,12 0.1 0.08 0,06 0,04 0,02 0

Н III IV V VI Vil VIII

Г^юбные площади Си

II III IV V VI VII VIII

Пробные площади Hg

П III N V VI Vit VIII

Пробные площади

(I Iii IV V VI Vil VIH

Г^эобные площади Zn

Н HI IV V V! Vil VIII

Г^юбные площади

200

я 150

3" 100

с 3 50

{■ 20-50 см !□ 0-20 см '

I II III IV V VI Vil VIII

Пробные площади

ыш

I И HI IV V VI VII VIH

Г^обные площади Pb

i и in rv V vi vti via Г^обные плоивди

Рис. 1 Запасы тяжелых металлов и мышьяка в почвах: I - Дубинине I (березняк орляково-коротконожковый), II - Дубинине II (березняк разнотравный), III - Дубинино III (березняк осочково-разнотравный), IV - Родники (березняк осочково-разнотравный), V - Большое озеро (березняк разнотравный), VI - Большое озеро (культуры сосны), VII - Ново-Николаевский (березняк ирисово-осочково-разнотравный), VIII - Захаринский бор (сосняк бруснично-чернично-разнотравный).

6.2. Азотный фонд и трансформация органических азотсодержащих соединений серых почв лесных экосистем 6.2.1. Структура азотного фонда

В разделе излагается экспериментальный материал по содержанию в серых почвах общего азота, щелочногидролизуемых фракций и минеральных форм.

Содержание валового азота в лесных подстилках составляет 762 - 1797 мг/100 г, в верхней части гумусово-аккумулятивных горизонтов - 234 - 576 мг/100 г почвы. Основная доля азота (78 - 98 %) как в подстилках, так и в минеральных горизонтах приходится на негидролизуемый остаток. Содержание легкогидролизуемых форм азотсодержащих органических соединений составляет 1 - 12 % от валового азота. На аммонийный азот приходится в лесных подстилках 1 - 2 %, в минеральных горизонтах почв - не более 1 % от валового содержания. Содержание нитратного азота не зафиксировано.

6.2.2. Аммонифицирующая и нитрифицирующая способность почв

Проведенные исследования показали, что за двухнедельный период компостирования в оптимальных условиях температуры и влажности (1 = 28°С, влажность 60 % ПВ) максимальная прибыль аммонийного азота отмечалась в лесных подстилках на п.п. Захаринский бор и Ново-Николаевский березняк (контроль) - 23,8 и 22,3 мг/100 г соответственно. В верхней части минерального профиля накопление Ы-ЫН4 составило 1,1 - 7,2 мг/100 г. Аммонифицирующая способность гумусово-аккумулятивных горизонтов серых почв на разных уровнях удаленности от БГРЭС-1, за исключением рекреационного березняка (п.п. Дубинине II), близка зональному уровню. В глубоких слоях почвенного профиля процессы аммонификации протекают слабее. Нитратный азот при компостировании накапливается в незначительных количествах.

6.3. Энзиматическая активность почв

Максимальной энзиматической активностью характеризуются органогенные горизонты серых почв (рис.2), с глубиной ферментативная активность почв уменьшается в соответствии с содержанием органического вещества (г = 0,91 - 0,97).

16-, 1*1

I 12

ч— «

(0 л

10 J

«3 6

со . = ¡ :

lili

Jil

I П IB (V V VI Vil V)n Пробные плоивди

■ почва p подстила ¡

10,

1 2 ? £ z 5

1. o

2 =

81 s

u 35 - ' 30

2Я и

x n 20

=? | 15 ? о Ю

s c 5

Я U IV V VI VIVID Пробные ппсицди

■ гютва □ подстила |

I I ■ IV V VI VIVB npobfcemaiww

■лова □гадптга,

а б в

Рис. 2 Ферментативная активность почв: а - активность каталазы, б - активность протеазы, в - активность уреазы; I - Дубинино I, II - Дубинине II, III - Дубинине III, IV -Родники, V - березняк и VI - культуры сосны у оз. Большое, VII - Захаринский бор, VIII -Ново-Николаевский березняк.

Различия в активности почвенных ферментов в минеральных горизонтах почв различных уровней удаленности от источника загрязнения не превышают величин пространственной изменчивости. В почвах рекреационного березняка (п.п. Дубинино II) отмечено подавление энзиматической активности. На биохимическую активность почв в настоящий период более существенное влияние оказывает варьирование свойств почв и рекреация, чем техногенез.

Регрессионный анализ взаимосвязи продуцирования углекислоты, целлюлозоразлагающей способности, энзиматической активности, актуальных свойств почв и содержания тяжелых металлов показал, что достоверно уровень биологической активности почв определяется содержанием органического вещества подстилки и стабильного гумуса. Ни один из тяжелых металлов в настоящий момент статистически достоверно не влияет на исследованные показатели биологической активности почв.

Глава 7. Прогноз экологического состояния и трансформации почв под влиянием техногенеза

Накопление Ва, Мп, Со, N1, Си и Ъл в слое почвы 0-5 см в эпицентре техногенного влияния БГРЭС-1 за 10-летний период было слабым. Загрязнение почв отдельными тяжелыми металлами до уровня ПДК при таком же режиме функционирования БГРЭС-1 возможно через длительные (23 - 150 лет) периоды времени, а удвоение концентрации - через 30 - 85 лет.

Функционирование БГРЭС-1 в течение 10 лет почти не отразилось на свойствах почв (содержании гумуса и обменного кальция, реакции среды). Сравнительный анализ приведенных параметров почв лесных экосистем до начала функционирования БГРЭС-1 и спустя 10 лет свидетельствует о техногенной устойчивости серых почв. Отмеченные различия в свойствах почв находятся в пределах пространственной изменчивости. Интенсивность продуцирования С02, аммонифицирующая и нитрифицирующая способность серых почв, активность почвенных ферментов (каталазы и уреазы) в настоящий период соответствуют их зональному уровню.

Мониторинг экологического состояния почв предполагает наблюдения по предложенной программе с периодичностью 5-10 лет, что позволит уловить толчок негативной направленности в почвообразовании и предотвратить нежелательные сдвиги в свойствах почв и лесных экосистемах в целом.

Выводы

1. Серые почвы лесных экосистем зоны техногенного влияния БГРЭС-1 сформировались под сосняками и березняками разнотравной группы типов леса на элювиально-делювиальных продуктах выветривания красноцветных девонских пород и желто-бурых суглинках и глинах. Они характеризуются слабо дифференцированным по элювиально-иллювиальному типу профилем. Содержание гумуса в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта составляет 5,7 - 13,6 %, с глубиной снижается, гумус гуматно-фульватного типа, степень насыщенности основаниями составляет 68 - 100 %, гидролитическая кислотность низкая, реакция среды изменяется от слабокислой до щелочной (5,8 - 8,4), что свидетельствует о высокой буферности почв и дает основание относить их к техногенно-устойчивым.

красноцветов - 1,76, а кларк концентрации Ва незначительно выше 1 только для девонских красноцветов.

3. Распределение большинства тяжелых металлов в профиле почв связано с распределением гумуса, ила, валовых оксидов и реакцией среды. Отмечена биогенная аккумуляция 7п, Сс1 в органогенных горизонтах на всех пробных площадях. Запасы тяжелых металлов и мышьяка в подстилках и минеральном слое 0-50 см в большей мере определяются не их концентрацией, а физическими свойствами почв -гранулометрическим составом и плотностью сложения. В почвах пробных площадей первого (5-10 км) и второго (10 - 15 км) уровней удаленности от БГРЭС-1 они ниже, чем на пробных площадях, удаленных от источника загрязнения на 30 - 40 и 80 - 90 км (контроль).

4. За десятилетний период функционирования БГРЭС-1 отмечено, по сравнению с первым этапом обследования, увеличение концентрации Ва, Мп, Со, N1, Си, 7.п в почвах лесных экосистем первого и второго уровней удаленности от источника загрязнения. Уровень загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения характеризуется как низкий и неопасный (Тс < 16).

5. Запасы валового азота и фракционный состав азотного фонда тесно связаны с содержанием органического вещества и биохимической активностью почв и на пробных площадях различной степени техногенного влияния БГРЭС-1 однотипны. Серые почвы первого и второго уровней удаленности от БГРЭС-1 (п.п. Дубинино 1, II, III) характеризуются несколько пониженным содержанием и запасами азота, что является следствием условий почвообразования на склонах Кузнецкого Алатау и воздействия рекреационных нагрузок на лесные массивы.

6. Биологическая активность почв находится на зональном уровне. Техногенное накопление тяжелых металлов не оказало влияния на интенсивность продуцирования С02, целлюлозоразлагающую способность и энзиматическую активность почв. Выявленные различия в биологической активности серых почв обусловлены варьированием физических, химических и физико-химических свойств почв. На биологическую активность серых почв негативное влияние оказывает рекреационное использование лесных экосистем.

7. Регрессионный анализ взаимосвязи продуцирования почвой СОг, целлюлозоразлагающей способности, активности каталазы, протеазы и уреазы с содержанием органического вещества (С), гумуса и тяжелых металлов показал, что уровень биологической активности достоверно определяется содержанием органического вещества подстилок и стабильного гумуса.

8. Основные свойства аккумулятивной толщи (0-20 см) серых почв через 10-летний период функционирования БГРЭС-1 фактически не изменились. Выявленные различия в содержании гумуса, обменного кальция, реакции среды при первом и втором этапах обследования не превышают величин пространственной изменчивости.

9. Достижение ПДК тяжелых металлов техногенного происхождения в почвах лесных экосистем первого и второго уровней удаленности от источника загрязнения возможно через 23 - 150 лет, а удвоение концентрации - 30 - 85 лет. Исключением является барий, повышенное содержание которого определяется его концентрацией в почвообразующих породах района исследования, а не техногенным накоплением.

Список публикаций по материалам диссертации

1. Шугалей Л.С., Петрухина А.Н., Скрипалыцикова Л.Н., Тяжовкина (Шапченкова) О.А. Техногенное воздействие ГРЭС на серые лесные почвы

сосняков котловин юга Средней Сибири // Современные проблемы почвоведения в Сибири. Материалы Международной научной конференции. Томск: Томский гос. ун-т. 2000. С. 143-145.

2. Шапченкова O.A. Экологическое состояние почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Гомеостаз лесных экосистем. Материалы X Международного симпозиума "Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты". Новосибирск: Наука, 2001. С. 175- 179.

3. Шапченкова O.A. Запасы и фракционный состав лесных подстилок зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Молодежь и пуги России к устойчивому развитию. Тез. докл. Второй Республиканской школы -конференции. Красноярск, 2001. С. 114 - 116.

4. Петрухина А.Н., Шапченкова O.A. Защитная роль лесной подстилки как аккумулятора техногенного вещества в зоне влияния Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Тез. докл. VIII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2001 ". М: Изд-во МГУ, 2001. С, 89 - 90.

5. Шапченкова O.A. Влияние техногенных выбросов Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа на биологическую активность почв // Экологический риск. Материалы Второй Всероссийской конференции. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2001. С. 182- 185 с.

6. Петрухина А.Н., Шапченкова O.A. Сохранение лесных почв как основного компонента лесных биогеоценозов зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Сохранение почвенного разнообразия в естественных ландшафтах. Тез. докл. V Докучаевских молодежных чтений. Санкт-Петербург, 2002. С. 20.

7. Шапченкова O.A., Петрухина А.Н. Устойчивость серых почв к техногенному воздействию Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. Тез. докл. Всероссийской конференции. Москва, 2002. С. 444.

8. Shugalei L.S., Petrukhina A.N., Shapchenkova O.A. Ecological state of forest ecosystems in the zone of the "SRES" technogenic effect // Boreal forests and environment: local, regional and global scales. Krasnoyarsk, 2002. P. 80.

9. Шапченкова O.A. Азотный фонд серых почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2003. С. 229 - 304.

10. Шапченкова O.A. Распределение цинка в почвах лесных экосистем в зоне техногенного воздействия Березовской ГРЭС. Distribution of Zinc in Soils of Forest Ecosystems in Zone of the Berezovskaya State Regional Electric Station (SRES) Technogenic Effect // Исследования компонентов лесных экосистем Сибири. -Материалы конференции молодых ученых. Красноярск, 2003. С. 66 - 67. Studies on Components of Siberia Forest Ecosystems. - Proc. of Young Scientists Conf. Krasnoyarsk, 2003. P. 107 - 108 (на русском и английском языках).

11. Шугалей Л.С., Петрухина А.Н., Шапченкова O.A. Биогеохимические циклы тяжелых металлов в березняках зоны техногенного влияния Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Сибирский экологический журнал (в печати).

УОП ИЛ СО РАН Заказ № 62, тираж 100 экз.

^^d 79 2-oq^-A

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Шапченкова, Ольга Александровна

Введение

1.1. Сущность и виды мониторинга

1.2. Организация и проведение мониторинга экологического состояния почв лесных экосистем

Глава 2. Объекты и методы исследований

Глава 3. Экологические условия почвообразования

3.1. Климат

3.2. Геоморфологическое строение, рельеф и почвообразующие породы

3.3. Растительность

Глава 4 Современное экологическое состояние почв и почвенного покрова зоны техногенного воздействия БГРЭС-

Глава 5. Аккумуляция тяжелых металлов и мышьяка в почвах района исследований

5.2. Биогенная аккумуляция и распределение тяжелых металлов и мышьяка в процессе почвообразования

5.2.1. Фоновое распределение тяжелых металлов и мышьяка в серых почвах

5.2.2. Биогенная аккумуляция и распределение тяжелых металлов и мышьяка в профиле серых почв

5.3. Техногенное накопление тяжелых металлов в почвах

Глава 6. Влияние техногенных выбросов на биологическую активность почв лесных экосистем

6.1. Интенсивность продуцирования СОг и целлюлозоразлагающая способность серых почв

6.2. Азотный фонд и трансформация органических азотсодержащих соединений серых почв лесных экосистем

6.2.1. Структура азотного фонда

6.2.2. Аммонифицирующая и нитрифицирующая способность почв

6.3. Энзиматическая активность почв

Глава 7. Прогноз экологического состояния и трансформации почв под влиянием техногенеза

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа"

Создание Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭКа) на базе крупнейшего в стране и мире месторождения бурых углей привело к возникновению ряда экологических проблем: отчуждение земель под строительство угольных разрезов и ГРЭС, сопутствующих промышленных предприятий, городов и поселков, интенсивное рекреационное использование лесных экосистем, загрязнение их техногенными выбросами и промышленными отходами. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по охране окружающей среды, системы экологической оптимизации ландшафтов и рационального природопользования проводилась научными коллективами Сибирского отделения Российской академии наук и других ведомств (Географические условия., 1979; Природные и экономические факторы., 1980; Защитная роль лесов., 1980; Почвы зоны КАТЭКа, 1981; Леса КАТЭКа., 1983; Природа., 1983; Экспериментальные основы., 1984; Трансформация., 1984; Волкова, Давыдова, 1987; Снытко и др., 1987; Человек и окружающая среда., 1988; Шугалей, 1991 и др.).

Функционирование первенца КАТЭКа - самой мощной (6,4 млн. кВт) Березовской ГРЭС-1 (БГРЭС-1) ведет к загрязнению окружающих ландшафтов продуктами сжигания бурых углей - макро- и микроэлементами (тяжелыми металлами). Растительный и почвенный покровы, аккумулируя техногенные элементы, вносят количественные и качественные изменения в биогеохимические циклы элементов в биосфере. Техногенная трансформация лесных экосистем негативно отражается на средообразующих функциях фитоценозов и плодородии почв, их способности производить первичную продукцию.

Ситуация в регионе усугубляется и тем, что растительные и земельные ресурсы региона издавна подвергались интенсивной хозяйственной деятельности человека. Средняя лесистость лесостепи региона не превышает 16 - 20 %, снижаясь в отдельных ландшафтах до 5 %, сельскохозяйственная освоенность высокая - 40 - 68 %. Экологическая оптимизация ландшафтов возможна лишь при сохранении и увеличении лесистости региона. Техногенные выбросы БГРЭС-1 воздействуют не только на естественные экосистемы, но и в том числе на экосистемы в значительной мере уже затронутые антропогенным воздействием и утратившие свои природные качества, что сделало их более уязвимыми к техногенезу.

Возможная необратимая деградация почв и почвенного покрова под влиянием техногенеза выдвигает на первый план разработку объективных критериев оценки и прогноза экологического состояния одного из основных компонентов биосферы, обеспечивающего устойчивость к антропогенным (техногенным) воздействиям лесных экосистем в целом. Предупреждение неблагоприятных последствий воздействия техногенеза на почвы и почвенный покров возможно только на основе периодических наблюдени - мониторинга почв. Все это определяет актуальность наших исследований.

Цель данной работы - разработать базовую основу мониторинга почвенного покрова региона и оценить воздействие техногенных выбросов БГРЭС-1 на экологическое состояние почв лесных экосистем. Задачи исследования:

1. Определить морфогенетические свойства, физические, физико-химические, химические параметры почв лесных экосистем зоны техногенного влияния БГРЭС-1.

4. Оценить влияние аккумулированных тяжелых металлов на биологическую активность почв.

5. Сделать прогноз возможного загрязнения почв лесных экосистем в будущем.

Научная новизна:

• оценено влияние аккумулированных элементов техногенного происхождения на интегральные показатели жизнедеятельности биоты почв: продуцирование С02, целлюлозоразлагающую и аммонифицирующую способность, активность окислительно-восстановительных процессов и ферментов азотного метаболизма.

Защищаемые положения:

1. Почвенный покров лесных экосистем зоны техногенного воздействия БГРЭС-1 представлен серыми почвами, основные физические, химические и физико-химические свойства которых свидетельствуют об их высокой буферности, а, следовательно, и устойчивости к антропогенным (техногенным) нагрузкам.

2. За 10-летний период функционирования БГРЭС-1 в почвах лесных экосистем отмечено техногенное накопление тяжелых металлов (Ва, Мп, Со, №, Си, Ъп).

Автор выражает глубокую признательность и благодарность к.б.н. Э.Ф. Ведровой, к.б.н. И.Н. Безкоровайной, к.ф.-м.н. Г.Б. Кофману за ценные консультации по отдельным вопросам работы.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Шапченкова, Ольга Александровна

Выводы

2. Кларки концентрации Аб и Ва свидетельствуют о повышенном содержании этих элементов в почвообразующих и подстилающих породах района исследований. Кларк концентрации Аб для желто-бурых суглинков и глин составляет 2,35, для красноцветов - 1,76, а кларк концентрации Ва незначительно выше 1 только для девонских красноцветов.

3. Распределение большинства тяжелых металлов в профиле почв связано с распределением гумуса, ила, валовых оксидов и реакцией среды. Отмечена биогенная аккумуляция Zn, С<1 в органогенных горизонтах на всех пробных площадях. Запасы тяжелых металлов и мышьяка в подстилках и минеральном слое 0-50 см в большей мере определяются не их концентрацией, а физическими свойствами почв - гранулометрическим составом и плотностью сложения. В почвах пробных площадей первого (5 -10 км) и второго (10 - 15 км) уровней удаленности от БГРЭС-1 они ниже, чем на пробных площадях, удаленных от источника загрязнения на 30 - 40 и 80 - 90 км (контроль).

4. За десятилетний период функционирования БГРЭС-1 отмечено, по сравнению с первым этапом обследования, увеличение концентрации В а, Мп, Со, Си, Zn в почвах лесных экосистем первого и второго уровней удаленности от источника загрязнения. Уровень загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения характеризуется как низкий и неопасный с < 16).

5. Запасы валового азота и фракционный состав азотного фонда тесно связаны с содержанием органического вещества и биохимической активностью почв и на пробных площадях различной степени техногенного влияния БГРЭС-1 однотипны. Серые почвы первого и второго уровней удаленности от БГРЭС-1 (п.п. Дубинино I, II, III) характеризуются несколько пониженным содержанием и запасами азота, что является следствием условий почвообразования на склонах Кузнецкого Алатау и воздействия рекреационных нагрузок на лесные массивы.

6. Биологическая активность почв находится на зональном уровне. Техногенное накопление тяжелых металлов не оказало влияния на интенсивность продуцирования СО2, целлюлозоразлагающую способность и энзиматическую активность почв. Выявленные различия в биологической активности серых почв обусловлены варьированием физических, химических и физико-химических свойств почв. На биологическую активность серых почв негативное влияние оказывает рекреационное использование лесных экосистем.

7. Регрессионный анализ взаимосвязи продуцирования почвой СО2, целлюлозоразлагающей способности, активности каталазы, протеазы и уреазы с содержанием органического вещества (С), гумуса и тяжелых металлов показал, что уровень биологической активности достоверно определяется содержанием органического вещества подстилок и стабильного гумуса.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Шапченкова, Ольга Александровна, Красноярск

1. Абрамян С.А., Галстян А.Ш. Состав поглощенных катионов и ферментативная активность почв // Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 41 - 58.

2. Агроклиматический справочник по Красноярскому краю и Тувинской автономной области. JL: Гидрометеоиздат, 1961. 288 с.

3. Агрофизические методы исследования почв. М.: Наука, 1966. С. 72 122.

4. Александрова JI.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 287 с.

5. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

6. Алексеева С.А. Характеристика микробных сообществ почв с разным содержанием меди, цинка и марганца // Микроорганизмы как компонент биогеоценозов. Матер. Всесоюз. симпоз. Алма-Ата: Изд-во Казахск. ун-та, 1982. С. 263 264.

7. Арефьева З.Н., Колесников Б.П. К характеристике азотного режима почв еловых лесов южнотаежного Зауралья // Лесоведение, 1974. № 1. С. 18 -31.

8. Аржанова B.C., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. 195 с.

9. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970.487 с.

10. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980. 187 с.

11. Аристовская Т.В., Худякова Ю.А. Методы изучения микрофлоры почв и ее жизнедеятельности // Методы стационарного изучения почв. М.: Наука, 1977. С. 241 -285.

12. Аткина Л.И., Аткин A.C. Особенности накопления подстилок в лесных сообществах // Почвоведение, 2000. № 8. С. 1004 1008.

13. Ахтырцев Б.П. Серые почвы Центральной России. Воронеж, 1980.

14. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б., Яблонских J1.A. Тяжелые металлы и радионуклиды в гидроморфных почвах лесостепи Русской равнины и их профильное распределение // Почвоведение, 1999. № 4. С. 435 -444.

15. Белицина Г.Д., Дронова Н.Я., Скворцова И.Н., Томилина JI.H. Изменение некоторых показателей биологической активности почв под влиянием антропогенной нагрузки //Почвоведение, 1989. № 1. С. 140 144.

16. Белицина Г.Д., Скворцова И.Н., Дронова Н.Я. Изменение некоторых почвенно-биологических параметров под влиянием промышленных выбросов // Микроорганизмы как компонент биогеоценозов. Матер. Всесоюз. симпоз. Алма-Ата: Изд-во Казахск. ун-та, 1982. С. 37 38.

17. Беус A.A., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1976. 248 с.

18. Биологическая активность лесных почв. Красноярск: ИлиД, 1985. 122 с.

19. Борцов B.C. Использование автоматизированной аналитической системы на основе отражательной спектроскопии в исследовании агроценозов. Автореф. диссер. канд. биол. наук. Красноярск, 2002. 26 с.

20. Бугаков П.С. Особенности почвенного покрова западной зоны КАТЭКа // Почвы зоны КАТЭКа. Красноярск, 1981. С. 19 25.

21. Бугаков П.С., Шугалей J1.C. Изменение влажности черноземов Средней Сибири вследствие их промерзания // Доклады сибирских почвоведов к IX Международному конгрессу. Новосибирск: Наука, 1968. С. 196-203.

22. Булавко Г.И., Наплекова H.H. Влияние загрязнения почв свинцом на состав и численность микробных ассоциаций // Микроорганизмы как компонент биогеоценозов. Матер. Всесоюз. симпоз. Алма-Ата: Изд-во Казахск. ун-та, 1982. С. 56 57.

23. Вайчис М., Рагуотис А., Армолайтис К., Кубертавичене JI. Валовое содержание тяжелых металлов в лесных почвах Литвы // Почвоведение, 1998. № 12. С. 1489- 1494.

24. Ведрова Э.Ф., Корсунов В.М. О формировании осветленных горизонтов лесных почв Западной Сибири // Почвоведение, 1988. № 2. С. 49 -53.

25. Веригина К.В. Роль микроэлементов (Zn, Си, Со, Мо) в жизни растений и их содержание в почвах и породах // Микроэлементы в некоторых почвах СССР. М.: Наука, 1964 а. С. 5 26.

26. Веригина К.В. Цинк, медь, кобальт в почвах Московской области // Микроэлементы в некоторых почвах СССР. М.: Наука, 1964 б. С. 27 84.

27. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1950. 276 с.

28. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия, 1962. №7. С. 555 -571.

29. Вишнякова З.В. Биологические особенности почв ленточных сосновых боров // Биологические процессы в лесных почвах Сибири. Красноярск: ИлиД, 1980. С. 28 52.

30. Вишнякова З.В., Зуева Н.Г., Кузнецова Т.С., Чагина Е.Г. О взаимодействии леса и почвы // Лес и почва. Красноярск: ИлиД, 1968. С. 494 -593.

31. Волкова В.Г. Общая характеристика и состояние растительных ресурсов Назаровской котловины // Географические условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Иркутск, 1979. С.50 56.

32. Волкова В.Г., Давыдова Н.Д. Техногенез и трансформация ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1987. 187 с.

33. Володина JI.A., Волковская Н.Г. Инвертазная и амилазная активность подстилок и почв под различными фитоценозами // Растение и среда. Минск, 1976. С. 143 150.

34. Гаврилин К.В., Озерский А.Ю. Канско-Ачинский угольный бассейн. М.: Недра, 1996. 271 с.

35. Гаврилова И.П., Павленко И.А. Особенности распределения микроэлементов в почвах на покровных суглинках средней тайги Западной Сибири // Микроэлементы в ландшафтах Советского Союза. М.: Изд-во МГУ, 1969. С. 13-25.

36. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван: Айастан, 1974. 275 с.

37. Гамзиков Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири. М: Наука, 1981. 267 с.

38. Гапонюк Э.И., Малахов С.Г. Комплексная система показателей экологического мониторинга почв // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Tp.IV Всесоюз. совещ. Д.: Гидрометеоиздат, 1985. С.З 10.

39. Гапонюк Э.И., Малахов С.Г. Некоторые аспекты мониторинга качества почв при загрязнении // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Tp.V Всесоюз. совещ. J1.: Гидрометеоиздат, 1989. С.237 243.

40. Географические условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Иркутск, 1979. 156 с.

41. Геохимия окружающей среды // Сает Ю.Е. и др. М.: Недра, 1990. 335 с.

42. Гинзбург К.Е., Щеглова K.M., Вульфиус Е.В. Определение азота, фосфора и калия из одной навески // Почвоведение. 1960. №5. С. 100 105.

43. Гладкова Н.С., Малинина М.С. Статистическая оценка пространственного варьирования содержания ртути в поверхностных горизонтах лесных почв // Почвоведение, 1999. № 10. С. 1265 1272.

44. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. 328 с.

45. Глазовская М.А. Критерии классификации почв по опасности загрязнения свинцом // Почвоведение, 1994. № 4. С. 110 120.

46. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во МГУ, 1997.102 с.

47. Глазовская М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям // Почвоведение, 1999. № 1. С. 114 124.

48. Голубева П.П. Определение щелочногидролизуемого азота по Корнфильду // Пособие по проведению анализов почв и составлению агрохимических картограмм. М: Наука, 1969. С. 179 180.

49. Горбатов B.C. Устойчивость и трансформация оксидов тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd) в почвах // Почвоведение. 1988. № 1. С. 35 43.

50. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения.

51. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Российской федерации в 1996 году". Госкомитет РФ по охране окружающей среды. М.: Центр международных проектов, 1997. 510 с.

52. Граковский В.Г., Фрид A.C., Сорокин С.Е., Тимохин П.А. Оценка загрязнения почв Челябинской области тяжелыми металлами и мышьяком // Почвоведение, 1997. № 1. С.88 95.

53. Григорян К.В. Влияние загрязненных оросительных вод на биологическую активность почвы // Тез. док. V съезда Всесоюз. общ-ва почвоведов. Минск, 1977. Вып. 2. С. 259.

54. Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Первова Н.Е. О подходах к изучению свойств почв основных биогеоценозов в целях мониторинга // Экология. 1991. №5. С. 14-20.

55. Гришина Л.А., Мягкова А.Д., Окунева Р.Н. и др. Защитная роль подстилки при атмосферном загрязнении почв // Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1983. С. 40 59.

56. Гукасян В.М., Витюгова И.Д. Превращение азотсодержащих соединений микроорганизмами почв еловых лесов // Биологическая активность лесных почв. Красноярск: ИлиД, 1985. С. 73 80.

57. Давыдова Н.Д. Изучение воздействие Назаровской ГРЭС на геосистемы // Природные и экономические факторы формирования КАТЭКа. Иркутск, 1980. С. 27 35.

58. Давыдова Н.Д. Лесная подстилка в зоне техногенного воздействия // Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1983. С. 54.

59. Давыдова Н.Д., Волкова В.Г. Изменение свойств почвы и растительности под влиянием выбросов Назаровской ГРЭС // Экспериментальные основы географического прогнозирования воздействия КАТЭКа на окружающую среду. Иркутск, 1984. С. 16 25.

60. Добрицкая Ю. И, Журавлева Е.Г., Орлова Л.П., Ширинская М.Г. Цинк, медь, кобальт, молибден в некоторых почвах европейской части СССР // Микроэлементы в некоторых почвах СССР. М.: Наука, 1964. С. 85 113.

61. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение, 1997. № 4. С. 431 -441.

62. Добровольский В.В. Высокодисперсные частицы почв как фактор массопереноса тяжелых металлов в биосфере // Почвоведение, 1999. № 11. С. 1309- 1317.

63. Добровольский В.В. География микроэлементов: глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272 с.

64. Добровольский В.В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами // Почвоведение, 1999. №5. С.639 645.

65. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия // Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С. 3 12.

66. Добровольский Г.В. Мониторинг и охрана почв // Почвоведение, 1986. № 12. С.14- 17.

67. Добровольский Г.В., Гришина JI.A. Научные основы почвенного мониторинга // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы. М„ 1986. Т.1.С. 79-86.

68. Добровольский Г.В., Гришина Л.А., Розанов Б.Г., Таргульян В.О. Влияние человека на почву как компонент биосферы // Почвоведение. 1985. №12. С.55 56.

69. Добровольский Г.В., Орлов Д.С., Гришина Л.А. Принципы и задачи почвенного мониторинга // Почвоведение, 1983, № 11.С. 8 16.

70. Евдокимова Г.А. Микробиологическая активность почв при загрязнении тяжелыми металлами // Почвоведение, 1982. № 6. С. 125 132.

71. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты, 1994. 272 с.

72. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Влияние промышленного загрязнения на микрофлору почвы // Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды. Пущино, 1975. С. 109 -111.

73. Егорова C.B. Микрофлора почв основных типов сосняков Мещеры // Почвенно-экологические исследования в сосновых лесах Мещеры. М., 1980. С. 264-295.

74. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных системах. М.: Наука, 1993. 253 с.

75. Жичко J1.A. Ресурсы ископаемых углей КАТЭКа // Географический условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Иркутск, 1979. С. 15-19.

76. Загуральская Л.М., Зябченко С.С. Воздействие промышленных загрязнений на микробиологические процессы в почвах бореальных лесов района Костамукши // Почвоведение, 1994. № 5. С. 105 110.

77. Защитная роль лесов Сибири. Красноярск: ИлиД, 1980. С.З 12.

78. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М.: Изд-во МГУ, 1973. 176 с.

79. Золотарева Б.Н., Скрипниченко И.И. Геохимические аспекты мониторинга тяжелых металлов в почвах // Региональный экологический мониторинг. М.: Наука, 1983. С. 93 114.

80. Золотарева Б.Н., Сороковникова В.Н., Новокрещенова Е.Г. и др. Биогеохимические циклы тяжелых металлов (Си, Zn, Cd, Pb) на территории Верхнеокского бассейна // Биологический круговорот веществ. М.: Наука, 1982. С. 76-77.

81. Зонн C.B., Карпачевский JI.O. Сравнительно-генетическая характеристика подзола, дерново-подзолистой и серой лесной почв // Новое в теории оподзоливания и осолодения. М.: Изд-во АН СССР, 1964. С. 5 44.

82. Зыкина JI.B., Чугунова М.В. Влияние тяжелых металлов на микрофлору и фракционно-групповой состав гумуса ряда почв // Расширенное воспроизводство плодородия почв Нечерноземной зоны. М., 1987. С. 106-113.

83. Зырин Н.Г., Горбатов B.C., Обухов А.И. и др. Система полевых и лабораторных исследований при контроле загрязнения тяжелыми металламипредприятий цветной металлургии //Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980 а. С. 13 20.

84. Зырин Н.Г., Раськова Н.В., Платонова Г.В. Действие тяжелых металлов на ферментативную активность почв // Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны. М.: Изд-во МГУ, 1980 б. 186 с.

85. Зятькова Л.К. Структурная геоморфология Алтае-Саянской горной области. Новосибирск: Наука, 1977.

86. Израэль Ю.А. Концепция мониторинга состояния биосферы //Мониторинг состояния окружающей природной среды. Л. Гидрометеоиздат, 1977. С. 11 25.

87. Израэль Ю.А. Фоновый мониторинг и роль в оценке и прогнозе глобального состояния биосферы // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.С. 15 -25.

88. Израэль Ю.А., Ровинский Ф.Я., Черханов Ю.П. Изучение фонового загрязнения окружающей природной среды в СССР: функциональная структура фонового мониторинга // Мониторинг фонового загрязнения природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. Вып. 2. С. 3 10.

89. Ильин В.Б. К разработке предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почвах // Агрохимия, 1985. № 10. С. 94 101.

90. Ильин В.Б. О надежности гигиенических нормативов содержания тяжелых металлов в почве // Агрохимия, 1992 а. № 12.С. 7 85.

91. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири // Почвоведение, 1987. № 11. С. 87-94.

92. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва растения Новосибирск.: Наука. 1991 а, 151 с.

93. Ильин В.Б. Фоновое содержание кадмия в почвах Западной Сибири // Агрохимия, 1991 б. № 5. С. 103 108.

94. Ильин В.Б. Фоновое содержание мышьяка в почвах Западной Сибири // Агрохимия, 1992. № 6.С. 94 98.

95. Ильин В.Б., Конарбаева Г.А. Мышьяк в почвах Западной Сибири в связи с региональным мониторингом окружающей среды // Почвоведение, 1995. №5. С. 634-638.

96. Ильин В.Б., Сысо А.И., Байдина Н.Л., Конарбаева Г.А. Техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами в левобережной части Новосибирска // География и природные ресурсы, 1998. №1. С. 42 48.

97. Ильин В.Б., Сысо А.И., Конарбаева Г.А., Байдина Н.Л., Черевко A.C. Содержание тяжелых металлов в почвообразующих породах юга Западной Сибири // Почвоведение, 2000. № 9. С. 1086 1090.

98. ЮО.Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.

99. Караванова Е.И., Шмидт С.Ю. Сорбция водорастворимых соединений меди и цинка лесной подстилкой // Почвоведение, 2001. № 9. С. 1083 1091.

100. Карпачевский Л.О., Воронин А.Д., Дмитриев Е.А. и др. Почвенно-биогеоценотические исследования в лесных биогеоценозах. М.: Изд-во МГУ, 1980. 160 с.

101. ЮЗ.Карпачевский Л.О., Строганова М.Н. Общие закономерности почвообразования в лесной зоне // Почвообразование в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1989. С. 5 22.

102. Кашин В.К., Иванов Г.М. Никель в почвах Забайкалья // Почвоведение, 1995. № 10. С. 1291 1298.

103. Кашин В.К., Иванов Г.М. Свинец в почвах юго-западного Забайкалья//Почвоведение, 1998. № 12. С. 1502-1508.

104. Кашин В.К., Иванов Г.М. Цинк в почвах Забайкалья // Почвоведение, 1999. № 3. С. 318 -325.

105. Кизилыптейн Jl.Я., Гофен Г.И., Перетятько А.Г. Тяжелые металлы в почвах и растениях района ТЭС, работающей на угле // Биогеохимическая индикация окружающей среды. Л.: Наука, 1988. С. 25 26.

106. Кислицина В.П. Целлюлазная активность лесных и степных почв Восточной Сибири // Лес и почва. Красноярск: ИлиД, 1968. С. 417 422.

107. Кислых Е.Е. К методике фракционирования органического азота и оценке плодородия подзолистых почв // Органическое вещество в почвах Кольского полуострова. Апатиты, 1975. С.92 106.

108. Классификация почв России // Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева. М.: Почвенный ин-т им.В.В. Докучаева РАСХН, 2000. 236 с.

109. Ш.Кобзев В. А. Взаимодействие загрязняющих почву тяжелых металлов и почвенных микроорганизмов // Загрязнение атмосферы, почвы и растительного покрова. М.: Гидрометеоиздат, 1980. Вып. 10. С. 51 66.

110. Ковальский В.В., Летунова C.B., Грибовская И.Ф. Накопление молибдена, ванадия и меди штаммами Azotobacter chroococcum // Агрохимия, 1966. № 9. С. 56 62.

111. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 263с.

112. Ковда В.А., Керженцев A.C. Экологический мониторинг: концепция, принципы организации // Региональный экологический мониторинг. М.: Наука, 1983. С. 7 15.

113. Пб.Ковда В.А., Якушевская И.В., Тюрюканов А.Н. Микроэлементы в почвах Советского Союза. М.: Изд-во МГУ, 1959. 65 с.

114. Козлов К.А. Биологическая активность почвы // Изв. Ан СССР. Сер. биол., 1966. № 5. С. 719 738.

115. Козлов К.А. Ферментативная активность почв как показатель их биологической активности // Доклады сибирских почвоведов к 8-му международному почвенному конгрессу. Новосибирск, 1964. С. 96 106.

116. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на эколого-биологические свойства чернозема обыкновенного // Экология, 2000. № 3. С. 193-201.

117. Кононова М.М., Александровна И.В. Применение метода распределительной хроматографии на бумаге при изучении форм азота гумусовых веществ // Почвоведение, 1956. № 5. С. 86 52.

118. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Мурашкина-Миис М.А. Химические свойства лесных подстилок в условиях атмосферного загрязнения // Лесоведение, 2001. № 6. С. 22 30.

119. Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф. Диагностика почвообразования в зональных лесных почвах. Новосибирск: Наука, 1982. 161 с.

120. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Минэкология, 1992. 58 с.

121. Кудеяров В.Н., Башкин В.Н. Диагностика азотного режима почв // Агрохимия, 1981. № 3. С. 133 144.

122. Кудеярова А.Ю., Семенюк Н.Н. Химические и микробиологические аспекты буферности серой лесной почвы при загрязнении цинком // Почвоведение, 1999. № 2. С. 225 234.

123. Кузьмин В.А. Поведение химических элементов в почвах Южного Приангарья как отражение их свойств, различий литологии и гипергенеза // География и природные ресурсы, 1999. № 4, С. 70 75.

124. Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 274 с.

125. Леса КАТЭКа как фактор стабилизации окружающей среды. Красноярск: ИЛиД, 1983. 160 с.

126. Леса Среднего Приангарья // Под ред. А.И. Бузыкина. Новосибирск: Наука, 1977. 263 с.

127. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 1998. 287 с.

128. Малинина М.С. Поведение цинка в почвах и ландшафтах Кандалакшского заповедника // Почвоведение, 1993. № 7. С. 91 96.

129. Малюга Д.П. Биогеохимический метод поисков рудных месторождений. М.: АН СССР, 1963. 264 с.

130. B.В. Докучаева. М., 1987. 25 с.

131. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. М.: Минздрав СССР, 1987. 25 с.

132. Методы почвенной микробиологии и биохимии // Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1980. 138 с.

133. Мотузова Г.В. Принципы и методы почвенно-химического мониторинга. М.: МГУ, 1988. 100 с.

134. Наплекова H.H. Аэробное разложение целлюлозы микроорганизмами в почвах Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1974. 249 с.

135. Наплекова H.H. Разложение целлюлозы микроорганизмами в лесных почвах Красноярского края // Лес и почва. Красноярск: ИлиД, 1968.1. C. 410-416.

136. Обухов А.И., Бабьева И.П., Гринт A.B. и др. Научные основы разработки предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почвах // Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С.20 28.

137. Обухов А.И., Ефремова JI.JI. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы. М., 1988. 4.1. С. 23 35.

138. Обухов А.И., Цаплина М.А. Трансформация техногенных соединений тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве // Вест. Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение, 1990. № 3. С. 39 44.

139. Овчинникова М.С., Орлов Д.С. Распределение азота по фракциям органических веществ почвы // Вест. МГУ, 1964. № 3. С. 11 20.

140. Описание американо-советско-индийской системы для скоростного анализа качества сельскохозяйственной продукции на основе анализатора, работающего в ближней инфракрасной области. М.: Интерагротех,1989. 117 с.

141. Орлов Д.С., Гришина J1.A. Практикум по химии гумуса М.: Изд-во МГУ, 1981. 272 с.

142. Орлов Д.С., Воробьева J1.A. Система показателей химического состояния почв // Почвоведение. 1982.№4. С.5 23.

143. Отчет "Геолого-экологическое картирование масштаба 1:200000 западной части КАТЭКа" // О.Ю. Влащенко. Красноярск, 1999.

144. Пампура Т.В., Пинский Д.Л., Остроумов В.Г., Гершевич В.Д., Башкин В.Н. Экспериментальное изучение буферности чернозема при загрязнении медью и цинком // Почвоведение, 1993. № 2. С. 104 110.

145. Пейве Я.В. Эффективность микроудобрений в растениеводстве и основные закономерности распределения микроэлементов в почвах // Почвоведение, 1967. № 9. С. 24 40.

146. Переверзев В.Н. Биохимия гумуса и азота почв Кольского полуострова. JL: Наука, 1987. 303 с.

147. Переверзев В.Н., Кислых Е.Е. Азот в почвах Кольского полуострова. J1: Наука, 1978. 126 с.

148. Перельман А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. М.: Недра, 1972. 288с.

149. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1989. 528 с.

150. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея -2000, 1999. 768 с.

151. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве. М„ 1993. 15с.

152. Перцовская А.Ф., Панникова E.JI. и др. Схема гигиенического нормирования тяжелых металлов в почве // Химия в сельск. хоз-ве, 1988. № 3. С. 12-13.

153. Петрухина А.Н. Экологическое состояние лесных фитоценозов зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа. Автореф. дисс. канд. биол. наук. Красноярск, 2003. 17 с.

154. Побединцева И.Г. Микроэлементы в почвах восточной части Оренбургской области // Микроэлементы в ландшафтах Советского Союза. М.: Изд-во МГУ, 1969. С. 25 46.

155. Помазкина JI.B. Агрохимия азота в таежной зоне Прибайкалья.

156. Новосибирск: Наука, 1985. 176 с.

157. Понизовский A.A., Мироненко Е.В. Механизмы поглощения свинца (И) почвами // Почвоведение, 2001. № 4. С. 418-429.

158. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. JL: Наука, 1980. 222 с.

159. Попова Э.П. Азот в лесных почвах. Новосибирск: Наука, 1983. 137с.

160. Попова Э.П., Горбачев В.Н. Аммонифицирующая способность и биологическая активность дерново-псевдоподзолистых супесчаных почв // Агрохимия. 1989. №2. С.74 79.

161. Попова Э.П., Лубите Я.И. Биологическая активность и азотный режим почв Красноярской лесостепи. Красноярск: СХИ, 1975. 272 с.

162. Почвы зоны КАТЭКа. Красноярск, 1981. 176 с.

163. Природа и хозяйство района первоочередного формирования КАТЭКа // Буфал В.В., Савельева И.Л,, Турушина Л.А. и др. Новосибирск: Наука, 1983.-263 с.

164. Природные и экономические факторы формирования КАТЭКа. Иркутск, 1980. 161с.

165. Протасова H.A., Щербаков А.П., Копаева М.Т. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья. Воронеж: Изд-во Воронежск. ун-та, 1992. 168 с.

166. Протопопов В.В. Стабильность лесных экосистем и потенциалы их экологических функций // Продуктивность и стабильность лесных экосистем. Красноярск: ИЛиД, 1982. 63 с.

167. Протопопов В.В., Лебедев A.B. Роль леса в защите окружающей среды на территории КАТЭКа // Географические условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Иркутск, 1979. С. 27 32.

168. Раськова Н.В., Зырин Н.Г., Платонов Г.Н. Особенности изменения ферментативной активности под влиянием кадмия и свинца // Вест. МГУ. Сер. Почвоведение, 1983. № 2. С. 52 56.

169. Ровинский Ф.Я., Колосков И.А. Мониторинг загрязняющих веществ на фоновых станциях и биосферных заповедниках // Теоретические основы и опыт экологического мониторинга. М.: Наука, 1983. С. 214 -221.

170. Савина JI.H. Тенденция развития лесной растительности Сибири в голоцене (по данным спорово-пыльцевого анализа) // Динамика лесных биогеоценозов Сибири. Новосибирск: Наука, 1980. С. 28- 53.

171. Свинец в окружающей среде // В.В. Добровольский, А.И. Обухов, Е.А. Лобанова. М.: Наука, 1987. 179 с.

172. Серебренникова Л.Н., Горбатов B.C., Старцева Е.Ф. Вариабельность содержания тяжелых металлов (свинца, цинка, меди, кадмия) в почвах, растениях техногенных ландшафтов // Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С. 34 39.

173. Славнина Т.П. Азот в почвах элювиального ряда. Томск: ТГУ, 1978. 392 с.

174. Славнина Т.П., Инишева Л.И. Биологическая активность почв Томской области. Томск: Изд-во ТГУ, 1987. 216 с.

175. Снытко В.А., Семенов Ю.М., Мартынов A.B. Ландшафтно-геохимический анализ геосистем КАТЭКа. Новосибирск: Наука, 1987. 108 с.

176. Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. Новосибирск: Наука, 1993. 232 с.

177. Солнцева Н.П. Геохимическая устойчивость природных систем к техногенным нагрузкам // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. М.: Наука, 1982. С. 181 -216.

178. Сорокин Н.Д., Горбачев В.Н., Гиголян Д.К. Микробоценозы и биологическая активность лесных почв Ангаро-Енисейского региона // Биологическая активность лесных почв. Красноярск: ИлиД, 1985. С. 35 47.

179. Сорокин H. Д., Гукасян А.Б. Возможности использования микробиологических показателей при оценке состояния лесных экосистем зоны КАТЭКа И Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук, 1986. № 10. С. 81 86.

180. Сорокин Н.Д., Гукасян А.Б. Микробиологическая диагностика лесных почв и филосферы в зоне техногенных выбросов // Современное состояние биоценозов зоны КАТЭКа. JI: Гидрометеоиздат, 1990. С. 152 — 161.

181. Сорокин Н.Д., Огородников A.B. Некоторые генетико-биологические характеристики почв псевдотаежных лиственничников Центрального Хангая // Биологические процессы в лесных почвах Сибири. Красноярск: ИлиД, 1980. С. 53-68.

182. Состояние окружающей среды. Программа ООН по окружающей среде. ВИНПТИ, 1980.

183. Тарвис Т.В. Процессы иммобилизации минерализации азота в подзолистых почвах // Динамика микробиологических процессов в почве. Ч П.Таллин, 1974. С.30-33.

184. Токова H.A., Копейкин Ю.А. Содержание и распределение микроэлементов в почвах Красноярского края //Тр. I конфер. почвоведов. Красноярск, 1962. С. 463-471.

185. Трансформация лесными экосистемами факторов окружающей среды. Красноярск: ИЛиД, 1984. 112 с.

186. Турчин Ф.А. Методы определения соединений азота в почве // Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1965. С. 20 27.

187. Ушакова Г.И. Влияние экологических условий на скорость и характер разложения лесной подстилки (Кольский полуостров) // Почвоведение, 2000. № 8. С. 1009 1015.

188. Фирсова В.П., Павлова Т.С., Тощев В.В., Прокопович Е.В. Сравнительное изучение содержания тяжелых металлов в лесных, луговых и пахотных почвах лесостепного Зауралья // Экология, 1997. № 2. С. 96 101.

189. Хабиров И.К. Физические свойства и ферментативная активность почв // Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 99- 111.

190. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 204 с.

191. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука, 1976. 180с.

192. Хазиев Ф.Х., Агафова Я.М. Активность ферментов азотного обмена и динамика азота в черноземах // Азотный фонд и биохимические свойства почв Башкирии. Уфа, 1977. С. 41 69.

193. Хамидуллин М.Х. Азотный режим выщелоченных черноземов в связи с применением удобрений // Азотный фонд и биохимические свойства почв Башкирии. Уфа, 1977. С. 15 25.

194. Химичекое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник // Д.С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова и др. М.: Агропромиздат, 1991. 303 с.

195. Химические основы буферности почв // Т.А. Соколова, Г.В. Мотузова, М.С. Малинина, Т.Д. Обуховская. М.: Изд-во МГУ, 1991. 106 с.

196. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах // Под ред. Н.Г. Зырина, J1.K. Садовниковой. М.: Изд-во МГУ, 1985. 208 с.

197. Человек и окружающая среда на этапе первоочередного развития КАТЭКа // Волкова В.Г., Семенов Ю.М., Турушина JI.A. и др. Новосибирск: Наука, 1988. 224 с.

198. Чертов О.Г., Лянгузова И.В., Кордкжова Е.В. Подвижность тяжелых металлов в загрязненных гумусово-иллювиальных почвах // Почвоведение, 1985. № 5. С. 50 56.

199. Чмовж В.Е., Киселева Н.В., Вдовченко B.C. и др. О содержании токсичных микроэлементов в Канско-Ачинских углях и продуктах их сжигания // Природные и экономические факторы формирования КАТЭКа. Иркутск, 1980. С. 36-40.

200. Шапченкова O.A. Влияние техногенных выбросов Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа на биологическую активность почв // Экологический риск. Материалы Второй Всероссийской конференции. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2001 в. С. 182 185.

201. Шапченкова O.A. Азотный фонд почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2003. С. 229 304.

202. Шконде Э.И., Болотина Н.И., Королева И.Е. Валовые запасы и формы азота в почвах СССР // Д.И. Прянишников и вопросы химизации земледелия. М.: Колос, 1967. С. 195 202.

203. Шугалей JI.C. Антропогенез лесных почв юга Средней Сибири. Новосибирск: Наука, 1991. 185 с.

204. Шугалей J1.C. Экологические особенности серых лесных почв лесостепи Средней Сибири // Почвоведение. 1998. № 2. С. 227 236.

205. Шугалей Л.С., Дмитриенко В.К. Влияние рекреационных нагрузок на биологическую активность почв сосняков // Экология, 1982. № 4. С. 32 -37.

206. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.

207. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦОИГГМ, 1996. 248 с.

208. Экспериментальные основы географического прогнозирования воздействия КАТЭКа на окружающую среду. Иркутск, 1984. 195 с.

209. Яшихин Г.И. Доступность почвенной влаги серых лесных почв западной зоны КАТЭКа // Почвы зоны КАТЭКа. Красноярск, 1981. С. 122 -133.

210. Alriksson A., Eriksson Н.М. Distribution of Cd, Си, Pb and Zn in soil and vegetation compartments in stands of five boreal tree species in N.E. Sweden // Water, Air, and Soil Pollutuion, 2001, V. 1, P. 461 475.

211. Andersson A. The distribution of heavy metals and soil mineral as influenced by the ionic radius // Swed. J. Agr. Res. 1977. V. 7. P. 79- 83.

212. Andersson A.A., Neilsson K.O. Influence of lime and soil pH on Cd availability to plants // Ambio, 1974. V. 3. P. 198-200.

213. Beyer W.H., Pattee О. H., Sileo L. et al. Metal contamination in wildlife living near two zinc smelters // Environment Pollution, 1985. V. 38a. P. 63 86.

214. Bremner J.M. Studies on soil humic acid. 1. The chemical nature of humic nitrogen // J. Agric. Sci., 1955. V. 46. № 2. P. 247 256.

215. Burns R.G. Soil enzymologi // Sci. Prog., 1977. V. 4. P. 275 285.

216. Cartwright В., Merry R.H., Tiller K.G. Heavy metal contamination of soils around a lead smelter at Port Pirie, South Australia // Aust. J. Soil Res., 1977. V. 15. P. 69-81.

217. Cavallaro N., McBride M.B. Copper and cadmium adsorption characteristics of selected acid and calcareous soils // Soil Sci. Soc. Am. J., 1978. V. 42. P. 550-556.

218. Elsokkary I. N., Lag J. Distribution of different fractions of Cd, Pb, Zn and Cu in industrially polluted and nonpolluted soils of Odda Region, Norway // Acta Agric. Scand., 1978. V. 28. P. 262 268.

219. Garcia-Miragoya I., Page A.L. Sorption of trase quantities of cadmium by soils with different chemical and mineralogical composition // Water, Air, and Soil Pollution., 1978. V. 9.

220. Gingell S.M., Gampbell E., Martin M.N. The effect of zinc, lead, and cadmium pollution on the leaf surfase microflora // Environ. Pollut., 1976. V. 11. P. 25 -37.

221. Gotoch S., Tokudo S., Koga H. Mercury in soil derived from igneons rock in Nothern Kyushu, Japan // Soil Sci. Plant nutr., 1978. V. 24.

222. Hingston F.Y. Specific adsorptions of anions on goethite. Int. Soil Sci., 19-th Cong., Adelaida, 1968. V. 1.

223. Jahiruddin M., Livesey N.T., Cresser M.S. Observations on the effect of soil pH upon zinc absorption by soils // Commun. Soil Sci. Plant Anai., 1985. P. 909 922.

224. Jeffery J J., Uren N.C. Copper and zinc species in the soil solution and the affects of soil pH // Aust. J. Soil Res., 1983. V. 21. P. 479 488.

225. John M.K., VanLaerhoven, Chuah H.H. Factors affecting plant uptake and phytotoxicity of cadmium added to soils // Environ. Sci. Technol., 1972. Y. 6. P. 1005 -1009.

226. Jonasson I.R., Boyle R.W. Geochemestry of mercury and origins of natural contamination of the environment // Can. Inst. Mining and Met. Bull., 1972. V. 65.

227. Jurinak J.J., Thorne D.W. Zinc solubility under alkaline conditions in a zinc-bentonite system // Soil Sci. Soc. Am. Proc., 1955. V. 19. P. 446 448.

228. Kiss S. Contribution to the study of specific substrate action on production of soil enzymes microorganisms. Frans. 8-th Intern. Congr. Soil Sci. Busharest, 1964. V. 3. P. 705 710.

229. Kuo S., Heilman P.E., Baker A.S. Distribution and forms of copper, zinc, cadmium, iron, and manganese in soil near a copper smelter // Soil Sci., 1983. V. 135. №2. P. 101-109.

230. Kuo S., Jellum E.J., Baker A.S. Effects of soil type, liming, and sludge application on zinc and cadmium availability to swiss chard // Soil Sci., 1985. V. 139. №2. P. 122-130.

231. Kuster E., Grun J. Cadmium und Bodenmikroorganismen // Angew. Bot., 1984. Bd.58. № 1. S. 31 38.

232. Ladd J.N., Butler J. H. A. Humus-enzyme system and synthetic, organic polymer-enzyme analogs // Soil Biochemistry, 1975. V. 4. P. 143 194.

233. Lindqvist O., Johansson K., Aastrup M. et al Mercury in the Swedish environment-resent research on causes, consequences and corrective methods // Water, Air and Soil Pollution, 1991. V. 56. P. 333 347.

234. McKeaque J.A., Kloosterman B. Mercury in horisons of some soil profiles in Canada // Can. J. Soil Sci., 1974. V. 54. № 4.

235. McLaren A.D. Soil as a system of bound enzymes // Chem. and Ind., 1974. №7. P. 316.

236. McLaren A.D., Packer L. Some aspects of enzyme reactions in heterogenous system // Adv. Enzymol., 1970. V. 33. P. 245 308.

237. Ross D.I., Roberts H.S. Biochemical activities in a soil profile under beech forest. Invertase and amylase activities and relationships with other propecties // N.L.I. Sci., 1973. V. 16. № 1. P. 209 224.

238. Saeed M., Fox R. L. Relations between suspension pH and zinc solubility in acid and calcareous soils // Soil Sci., 1977. V. 124. № 4. P. 199 — 203.

239. Shuman L. M. Zinc, manganese and copper in soil fractions // Soil Sci., 1979. V. 127. № l.p. 10- 17.

240. Shuster E. The behavior of mercury in the soil with special emphases on complexation and adsorption processes // Water, Air and Soil Pollution, 1991. V. 56. P. 667-681.

241. Soil urease: activity, stability and kinetic properties // Soil. Biol. Biochem, 1976. V. 9. № 6. P. 479 484.

242. Stevenson F.J. Distribution of the forms of nitrogen in some soil profiles // Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1957. V. 21. № 3. P. 283 287.

243. Tabatabai M. A. Effects of trace elements on urease activity in soils // Soil Biol, and biochem., 1977. V. 9. № 1.

244. Taylor S.R. Abudance of chemical elements in the continental crust: a new table // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1964. № 28. P. 1273 1286.

245. Tyler G. Heavy metal pollution and soil enzymatic activity // Plant and Soil, 1974. V. 41.

Информация о работе

Шапченкова, Ольга Александровна
кандидата биологических наук
Красноярск, 2003
ВАК 03.00.27

Диссертация

Мониторинг экологического состояния почв лесных экосистем зоны техногенного воздействия Березовской ГРЭС-1 КАТЭКа - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы