Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая

Бабошкина, Светлана Вадимовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая"

На правах рукописи

Бабошкина Светлана Вадимовна

МЫШЬЯК В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АЛТАЯ

03.00.16 - Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 2005

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Пузанов Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Нанлёкова Надежда Николаевна,

доктор геолого-минералогических наук Аношин Геннадий Никитович

Ведущая организация:

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится "9" июня 2005 г. в

_ часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.03 в Новосибирском государственном аграрном университете по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.Н. Кочнев

-¿Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Мышьяк входит в группу особо опасных загрязняющих веществ Его поступление в организмы животных и человека определяется химическим составом потребляемого растительного сырья, качеством воды В свою очередь, содержание мышьяка в наземных объектах окружающей среды зависит от процессов сорбции и десорбции его соединений почвами и почвообразующи-ми породами.

Ранее отмечалось (Ильип, 1992; Мальгин, Пузанов, 1996), что фоновые концентрации Ая в педосфере Западной Сибири сравнительно высокие: превышают российские ОДК И не согласуются с европейскими данными для незагрязнепных территорий. Кроме того, на Алтае сосредоточена масса полиметаллических и ртутных месторождений, во многих из которых мышьяк является представителем парагенетической ассоциации элементов. Над ореолами их рассеяния создается напряженная экологическая обстановка Развитие горнодобывающей промышленности на Алтае и хранение отходов горно-обогатительного передела требует повышенного внимания к состоянию окружающей среды изучаемой территории.

Поэтому изучение содержания мышьяка в почвах региона, растениях, природных водах, а гакже исследование его поведения в педосфере имеет большое теоретическое и практическое значение.

Цель работы: выявление основных закономерностей распределения мышьяка в системах почва - природные воды - растения Алтая.

В задачи исследования входило:

изучение уровня концентрации мышьяка в почвообразующих породах, почвах, растениях и природных водах Алтая;

определение информативного фонового содержания мышьяка для основных типов почв и почвообразующих пород Алтая и вычисление ориентировочно допустимых концентраций мышьяка;

устазюатение факторов, определяющих уровень концентрации Ая в педосфере; выявление особенностей и причин различного внутрипрофильного поведения элемента для каждого типа почв;

изучение влияния участков повышенного содержания мышьяка (естественных - ореолов рассеяния месторождений и антропогепных - хвостохрани-лищ АГОКа) на сопряженные территории;

оценка ситуации по содержанию и поведению мышьяка с экологических позиций, выявление наиболее уязвимых типов ландшафтов

Научная новизна. Получены вариационно-статистические параметры концентрации Аэ в основных типах почв и почвообразующих пород Алтая, расте-пиях и природных водах. Установлены фоновые содержания Ая в почвах Алтая, для некоторых типов почв определены уровни максимально допустимых концентраций элемента. Показана ведущая роль почвообразующих субстратов в де-терминировапии содержания Ав в почвах горной страны, что свидетельствует о естественном происхождении повышенш

Предложено понятие «биогеохимического поведения» элемента, как сочетание картин внутрипочвенного распределения его подвижной формы и валовой концентрации. Показано участие доминирующего типа растительности в процессе формирования картины внутриночвенного распределения, для основных типов почв определены характерные черты биогеохимического поведения

Практическая значимость. Информация о содержании As в почвах, породах, растениях и природных водах может служить основой биогеохимического метода поиска золотоносных месторождений. Сведения о педохимии микроэлемента могут использоваться при биогеохимическом районировании и решении задач фонового геохимического мониторинга. Выработка нормативов о содержании и поведении As в почвах позволит оценивать биогсохимическое состояние естественных природных ландшафтов Алтая и в будущем проводить регулирование качества окружающей среды, осуществлять контроль за уровнем концентрации As в почвах, воде, биоте.

Работа выполнена в рамках тематических проектов лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, грантов РФФИ. № 99-05-96017, № 00-05-79082, № 99-0596017, N 98-05-03164; № 00-05-79097; № 98-05-03164; грантов РГНФ: № 02-06-18009е, № 02-06-1800бе, №05-06-18001е, №05-06-18015е.

Апробация. Основные положения работы были сообщены и обсуждены на И, III, IV Конференциях молодых ученых (ИВЭП СО РАН, Барнаул, 2002, 2003, 2004 г.г.); IX Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002» (МГУ, 10-16 апреля, 2002 г.); 6-й Путинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущинский научный центр РАН, 20-24 мая 2002 г.); II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинский государственный университет, 16-18 октября 2002 г ); Докучаевских молодежных чтениях «Человек и почва в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, 3 из них - статьи в рецензируемых журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, приложения. Объем диссертации 160 страниц, в том числе 27 таблиц и 19 рисунков, список литературы включает 120наименований

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.б н. A.B. Пузанову за помощь в организации и проведении работы, а также Г.М. Медниковой, Т А Рождественской, Н.В. Андросовой, Н.В. Гуляевой и Н.П. Цаплиной за участие в химико-аналитических работах и оформлении диссертации.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Уровень концентрации As в почве определяется минералогическими и петрографическими свойствами почвообразующей породы, содержанием тонкодисперсной фракции и влиянием источников загрязнения, а внутрипрофильное распределение элемента является функцией биогеохимической и зависит от ведущего почвообразовательного процесса (современного или реликтового).

2. Ориентировочно допустимой концентрацией Ав для пахотных горизонтов используемых в сельском хозяйстве черноземов Алтая можно считать 30 мг/кг.

3. Естественно высокий уровень валового содержания мышьяка в почвах Алтая не представляет экологической опасности: степень подвижности элемента не увеличивается, его содержание в воде и растениях находится в пределах допустимых значений.

1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Объекты исследования

Объектами исследования являются основные типы почв и почвообразую-щих пород Алтая, лекарственные растения и природные воды.

Горные хребты Алтая сложены в основном разновозрастными метаморфическими и кристаллическими (хлорито-серицитовыми) сланцами, алевролитами, песчаниками, известняками. Образовавшиеся в результате их гипергенеза физически и химически неоднородные рыхлые отложения являются почвообразую-щей основой для формирующихся здесь почв.

В пределах высотной почвенной поясности Алтая выделяются: 1) пояс горно-тундровых и горно-луговых почв высокогорий (1600-3500 м), 2) горно-леспых почв высокогорий, среднегорий и низкогорий (600-2500 м), 3) лесостепных почв низкогорий (< 600 м); 4) межпоясные районы стешвдх почв котловин и речных долин.

Горно-тундровые и горно-луговые почвы формируются в условиях низких температур и значительного атмосферного увлажнепия под мохово-лишайниковой, ерниково-можжевельниковой, разнотравно-осокопо-злаковой, кобрезиевой растительными формациями на суглинисто-щебнистом элювио-делювии Характеризуются кислой реакцией среды, значительной емкостью ка-тионного обмена, высоким содержанием и фульватным составом гумуса.

Горно-лесные бурые почвы формируются в увлажненной среде под кедро-во-лиственничными гаирокотравными лесами. Профиль маломощный, слабо дифференцирован, скелетирован. Гранулометрический состав варьирует. Содержание гумуса достигает 17%, реакция среды кислая.

Горно-лесные черноземовидные почвы развиваются под парковыми лиственничными лесами с хорошо развитым мезоксерофитным травянистым покровом, преимущественно на элювиально-делювиальных хлорито-серицитовых сланцах. Реакция среды слабокислая в верхней части профиля и щелочная - в нижней, за счет аккумуляции карбонатов кальция (до 16%).

Горно-лесные серые почвы формируются чаще на покровных бескарбонатных тяжелых суглинках и глинах под темнохвойными или бсрвзово-осиновыми лесами с хорошо развитым высокотравьем. Содержание гумуса колеблется от 6 до 10 %, состав его гуматный. Реакция среды кислая. Профиль довольно растянут и хорошо дифференцирован.

Горно-лесные дерново-глубокоподзолистые почвы развиваются в условиях обильного атмосферного увлажнения и переувлажнения, чаще под черневой тайгой на мощном плаще делювиальных тяжелых суглинках и глин. Мощный

мелкоземистый профиль ясно дифференцирован Содержание гумуса невысокое, реакция среды в оподзоленной части профиля слабокислая.

В межгорных котловинах, долинах рек, на склонах юго-восточной экспозиции под разнотравно-луговыми степями развиваются черноземы обыкновенные и южные: супесчаные, в той или иной степени каменистые, реакция среды от нейтральной до явно щелочной. Черноземы оподзоленные и выщелоченные формируются в северной части Алтая, более гумусированы, лучше структурированы, характеризуются более тяжелым гранулометрическим составом, высоким содержанием кальция в обменном состоянии. Черноземы Алтая большей частью распаханы.

Каштановые супесчаные почвы формируются в сухостепных котловинах и речных долинах Юго-Восточного Алтая на мощной толще четвертичных озерных и ледниковых наносов. Характерно высокое содержание скелетных включений, песчаной и пылеватой фракций, карбонатов Маловлагоемки и имеют низкую водопроницаемость. Количество гумуса варьирует от 1,5 до 8% (Гкжл.., 1973)

На содержание мышьяка было исследовано 600 образцов почв и почвообра-зующих пород Алтая.

Алтай имеет хорошо развитую гидрографическую сеть. Воды рек и озер относятся к карбонатному классу, общая минерализация изменяется от 20 мг/л в высркогорно-ледниковом гидрологическом районе до 500 - в районе низкого-рий Сток наносов реками изменчив, вынос с бассейнов сравнительно небольшой, в основном из-за хрящевато-щебнистого механического состава почв, устойчивости русел к размыванию, хорошей залесенности и задернованности склонов. Для оценки вод Алтая по содержанию в них мышьяка использовали данные фондовых материалов совместного отчета коллективов СО РАН: ОИГГиМ и ИВЭП за 1992 г «Распределение радионуклидов и тяжелых металлов в почвах, растениях и пищевых продуктах Горного Алтая». Проанализировано 66 проб из наиболее характерных для района водоисточников - скважин, колодцев, родников, рек Основное внимание было уделено наиболее крупным населенным пунктам.

Из растений мышьяк на данном этапе исследования был определен в некоторых дикорастущих лекарственных видах (<50 проб) отобранных с фоновых участков Северного и Центрального Алтая и загрязненных территорий (техно-земов АГОКа), а также в 15 образцах растительных укосов над отдельными разрезами различных типов почв.

1.2. Методы исследования

Методологической базой для проведения экспедиционных работ послужил сравнительно-географический метод Почвенные разрезы (более 80) закладывали в системе ландшафтно-геохимических профилей, образцы почв отбирали из генетических горизонтов. Физико-химические свойства почв определены общепринятыми методами.

Общее содержание мышьяка определяли количественным плазменно-спекхральным методом в ИПА СО РАН. Для извлечения подвижных соединений мышьяка использовали метод Кирсанова, разработанный для определения фос-

фора, в вытяжках 0,2н HCl при отношении почва : раствор - 1:10 (Карпова, 1986) Подвижные формы мышьяка в почвах и содержание мышьяка в растениях определяли в Аналитическом центре ОИТТиМ методом атомной абсорбции на спектрофотометре фирмы Perkin-Elmer, модель 3030 Zeeman HGA-60, с электротермической атомизацией.

Чувствительность метода определения - 1 мкг/мл. Предел обнаружения для валового мышьяка в почвах составляет 1 мг/кг, для подвижных форм - 0,01 мг/кг, для водорастворимых - 0,001 мг/кг. Средняя относительная ошибка метода ±10,4%

Максимальное вероятное фоновое содержание As рассчитывалось как

X ±35 (Карпова, 1986), где X - информативное среднее, взятое из совокупности нормально распределяющихся дат.

В работе приняты следующие обозначения вариационно-статистических параметров: п - объем выборки; lim - пределы колебания параметров; X - средняя арифметическая, Sx - ошибка средней арифметической; 8 - стандартное отклонение; Cv - коэффициент вариации в %.

2. ФОНОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЫШЬЯКА В КОМПОНЕНТАХ ЛАНДШАФТОВ АЛТАЯ 2.1. Содержание валового мышьяка в педосфере Алтая

Содержание элемента в педосфере региона изменяется от 0,4 до 346 мг/кг, 98% образцов попадают в интервал концентрации от 0,4 до 77 мг/кг. Среднее содержание мышьяка составляет 17,4±1,0 мг/кг. Уровень его концентрации не выходит из диапазона концентраций для незагрязненных почв мира <1 - 95 (Ка-бата-Пендиас А., Пендиас X., 1989), но все же весьма высок и заметно отличается от содержания мышьяка в почвах европейской части страны - 3,6 мг/кг (Виноградов А.П , 1957). Кроме того, содержание мышьяка в педосфере Алтая существенно превышает российские ОДК 2-10 мг/кг (Ориентировочно допустимые.. , 1995), что свидетельствует, скорее, не о каком-либо загрязнении, а о несовершенстве российских санитарных норм.

Мышьяк характеризуемся низким содержанием и довольно однородным распределением в магматических горных породах. Осадочные породы более контрастны по содержанию As, причем для глинистых отложений, сланцев, фосфоритов концентрации элемента относительно велики, а для песчаников характерно низкое содержание (Ониси X, Санделл Э, 1959, Кабата-Пендиас А., ' 1999). Содержание мышьяка в почвообразующих породах европейской части

России колеблется от 1,8 - 2,1 мг/кг в моренных и покровных суглинках Русской равнины (Ведана O.A., 1979) до 11,0 - 25,0 мг/кг в продуктах выветривания гли-k нистых сланцев Северного Кавказа (Мотузова Г.В., 1983).

Средпее содержание мышьяка в почвообразующих породах Алтая, исключая ореолы рассеяния месторождений, составляет 17,1+2,0 мг/кг. Статистическое распределение бимодально, причем среднее содержание As в аккумулятивных почвообразующих породах песчаного и супесчаного гранулометрического состава (12 мг/кг) совпадает по значению с первым пиком эмпирической кривой Второму пику значений концентрации (21 мг/кг) соответствуют в основном об-

разцы почвообразующих субстратов элювиально-делювиального происхождения.

Разнообразная минеральная основа почвообразования, исходная неоднородность почвообразующих субстратов по генезису, минералогии, и гранулометрии обусловливают неравномерное содержание мышьяка в педосфере Алтая Из-за положительно асимметричной двухвершинной кривой распределения значений и высокого коэффициента варьирования (67,4%) рассчитанное среднее пришлось признать несколько завышенным.

Минимальным содержанием мышьяка характеризуется цедосфера Западного Алтая - почвы бассейна р. Чарыш в среднем содержат 9,9 мг/кг As. Зоной конечной аккумуляции продуктов выветривания Алтае-Саянской горной страны является Северо-Восточное низкогорье. Поэтому почвы в бассейнах рек Бии, Иши, Кажи, формирующиеся в основном на мощном плаще делювиальных тяжелых суглинков и глин, характеризуются повышенным - в среднем от 19,2 до 23,4 мг/кг содержанием мышьяка.

Содержание мышьяка в гумусовых горизонтах почв Алтая колеблется в широких пределах Для Апах черноземов среднее значение 11,5 мг/кг является информативным. Дефляционные процессы, перемешивание верхнего слоя, развитие черноземов под однородной растительностью агроценозов приводят к нивелированию исходного естественного разнообразия концентрации мышьяка и выравниванию его содержания в верхних слоях. Максимальное вероятное фоновое содержание мышьяка 30 мг/кг для гумусовых горизонтов почв агроланд-

шафтов определено по формуле X +35 (Карпова, 1986).

В европейской части России в почвах зонального ряда содержание мышьяка возрастает от тундровых и лесных почв к черноземам: подзолистые и дерново-подзолистые почвы содержат в среднем 1,5 мг/кг мышьяка, серые лесные почвы - 2,6, черноземы и каштановые почвы - 5,8, желтоземы - 4,0, красноземы - 4,5 мг/кг (Ведана, 1979) В системе высотной почвенной поясности Алтая наблюдается обратная закономерность: горно-тундровые, горно-луговые, горно-лесные почвы, формирующиеся на элювиально-делювиальных отложениях, содержат максимальные количества элемента, а черноземы и каштановые почвы характеризуются меньшими концентрациями, мышьяка (табл. 1).

После расчета средних значений отдельно для каждого типа почв было вычислено «средневзвешенное» фоновое содержание мышьяка для почв Алтая -16,2 мг/кг, эквивалентное площади распространения каждого типа, которое представляется более реальным, чем вычисленное среднее арифметическое.

Наиболее тесная связь концентрации As с физико-химическими свойствами характерна для иллювиальных горизонтов почв и образцов почвообразующих пород Алтая. Наличие тесной зависимости между содержанием элемента в породе и различных генетических горизонтах почвы подтверждает преемственность минералогического состава почвенной толщи и ее почвообразующей основы

Таблица 1. Валовое содержание мышьяка в различных типах и подтипах почв

Алтая, мг/кг

Типы почв п Су, % 1Ш1

Горно-тундровые 12 11,4±4,7 76 4,0-40,0

Горно-луговые 22 22,1± 4,1 43 4,2-42,0

Горно-лесные бурые 24 13,2± 2,9 54 3,0-27,0

Горно-лесные черноземовидные 56 20,7± 2,3 43 8,0-49,0

Горно-лесные темпо-серые 22 18,0± 2,8 36 9,0-33,0

Горно-лесные дерново-подзолистые 11 22,9+ 1,7 13 19,0-28,0

Луговые 28 20,5± 4,1 55 9,0-54,0

Черноземы: выщелоченные 88 18,4± 1,7 43 1,4-88,0

обыкновенные 141 12,1±1,2 61 0,5-33,0

южные 56 12,6±2,1 64 0,4-37,9

Каштановые 41 11,8+1,6 37 3,0-20,0

2.2. Содержание подвижных форм мышьяка в почвах и почво-образующих породах Алтая

Использование сведений только о валовом содержании химического элемента в педосфере позволяет объективно определить лишь размер его накопления, обнаружить естественные аномалии. Чтобы дать оценку экологической обстановке в исследуемой геохимической провинции и выяснить особенности и причины распределения мышьяка в пределах почвенно-генетических профилей и геохимически сопряженных ландшафтов, нами было исследовано содержание доступных растениям форм мышьяка в 113 почвенных образцах. В пределах этой сокращенной выборки среднее содержание валового мышьяка (17,7 мг/кг) незначительно отличается от среднего значения для генеральной совокупности; выбранные разрезы включают в себя все разнообразие почвенного покрова изучаемой территории.

Содержание водорастворимых форм Аэ почти во всех исследованных нами образцах оказалось ниже предела обнаружения. В водную вытяжку перешли соединения элемента только в образцах почв, обнаруживающих очень высокие валовые концентрации вследствие антропогенного загрязнения или в условиях напряженного литогеохимического фона.

Среднее содержание подвижных форм мышьяка в педосфере Алтая составляет 0,45 мг/кг, варьируя в пределах от 0,10 до 1,13; распределение значений подчиняется нормальному закону. Максимальная концентрация обнаружена в верхнем горизонте светло-каштановой солончаковатой почвы.

Довольно высокое содержание подвижного Ая свойственно черноземам выщелоченным, каштановым почвам котловин, горно-тундровым тючвам (табл. 2) Корреляционной зависимости между содержанием в почве подвижных форм мышьяка и ее физико-химическими свойствами не наблюдается

Несмотря на повышенное содержание подвижных форм мышьяка в почвах Алтая, соотношение ею общего количества в почве и форм, доступных растениям, не превышает аналогичные показатели для других территорий (Мотузова, ] 999) - на долю подвижных форм мышьяка для 85% образцов приходится менее 3,5% от общего содержания элемента.

Доля подвижных форм мышьяка от валового его содержания в почвах Алтая обратно пропорциональна общему содержанию, коэффициент корреляции составляет -0,53. Следовательно, интенсивность вовлечения элемента в биологический круговорот, его миграционная способность определяется не общим его содержанием в педосфере, а свойствами почвы, химическими свойствами самого элемента и потребностями в нем живого вещества экосистемы.

Таблица 2 Содержание подвижного мышьяка в различных типах и

подтипах почв Алтая, мг/кг

Почвы п Х±Бх Су, % 1Ш1 Подв/ вал., %

1 орно-ту н дровые 13 0,52±0,11 39 0,15-0,83 7,3

Горно-луговые 4 0,44±0,13 30 0,33-0,62 7,2

Горно-лесные бурые И 0,32±0,08 39 0,14-0,49 2,7

Горно-лесные черноземовидные и 0,41 ±0,08 32 0,24-0,58 1,5

Горно-лесные темно-серые 18 0,44±0,09 43 0,10-0,73 2,7

Горно-лесные дерново-подзолистые 11 0,40+0,09 37 0,20-0,61 1,7

Черноземы, выщелоченные 8 0,60±0Д6 39 0,27-1,03 2,7

обыкновенные 19 0,41 ±0,08 47 0,17-0,93 3,3

южные 7 0,40+0,11 39 0,19-0,62 2,7

Каштановые 11 0,59±0,15 44 0,29-1,13 5,6

В горно-тундровых и каштановых почвах Алтая степень подвижности мышьяка (одновременно высокое абсолютное содержание подвижных форм и их доля от общего содержания Ав) наиболее значительна.

2.3. Содержание мышьяка в растениях Алтая

Биологическая роль Аэ изучена недостаточно Известно, что в растительном ор1анизме элемент ускоряет биосинтез этилена, в почве стимулирует активность микроорганизмов (АгэЬас! М., 1991; Роп%ггЛ7. Я., 1998). Тем не менее, высокий уровень его биодоступных количеств негативно сказывается на жизнедеятельности растений. Как анионогенпый элемент, он более интенсивно вовлекается в биологический круговорот в условиях щелочной среды, поэтому в растительности сухостегашх ландшафтов содержание его более высокое (Айвазян, Касимов, 1979). Предполагают, что мышьяк поглощается растениями вместе с водой, по его доступность ограничена сорбцией арсенат-ионов коллоидными частицами почвы. Наиболее токсичной формой мышьяка для растений большинством авторов признаются арсениты. Обычно наибольшее количество мышьяка наблюдается в корнях высших растений.

Среднее содержание мышьяка в растениях, произрастающих на незагрязненных почвах, составляет 0,01-5 мг/кг сухой массы и редко превышает 1 мг/кг влажной массы (Кабата-Пендиас А, 1986, 1994) В золе деревьев и кустарников As обнаруживается в количестве от 0,25 до 50 мг/кг, интенсивно концентрируется в съедобных грибах и дрожжах (Гамаюрова, 1991) Некоторые виды растений устойчивы к высокому содержанию мышьяка в тканях - пихта Douglas, папоротник Pityrogramma calomelanos являются гипераккумуляторами мышьяка и могут накапливать его до 400 мг/кг на сухую массу (Shacklette Н.Т. Erdman J. А., 1978; W. Goessler, К. Francesconi, 2002).

Содержание мышьяка в дикорастущих лекарственных растениях Алтая варьирует в широком диапазоне: от <0,07 до 0,78 мг/кг, средняя концентрация составляет 0,16±0,06 мг/кг Более 60% образцов содержат мышьяка менее 0,07 мг/кг сухой массы. Наглее высоким содержанием микроэлемента отличаются-Panzeria lanata (панцерия шерстистая) - 0,78 мг/кг, Potentilla fruticosa (курильский чай) - 0,65 мг/кг, Urtica dioica (крапива двудомная) - 0,24 мг/кг, Rhaponlicum caitamoides (женьшень) - 0,26 мг/кг и Plantago media (подорожник) -0,288 мг/кг.

В пересчете на золу содержание мышьяка в лекарственных растениях Алтая составляет в среднем 2,74+1,2 мг/кг, средний Кб„ (соотношение количества элемента в почве с его содержанием в золе растения) равен 0,41 ±0,11. Оценка интенсивности вовлечения мышьяка в биологический круговорот травянистой растительностью Алтая совпадает с оценкой А.И. Перельмана (1979), по которому мышьяк является элементом среднего накопления с К6п = Oji Относительно интенсивным поглощением мышьяка из почвы характеризуются среди высших растений: палцерия шерстистая (К^, = 3,45), курильский чай (Ка, =1,24).

Не обнаружено зависимости между содержанием мышьяка в золе растений и его содержанием в почве, однако связь средней силы (г=0,36) выявлена между содержанием мышьяка в растениях на сухую массу и его содержанием в Al горизонте почвы.

Максимальное содержание As обнаружено в укосе травянистых растений, формирующих нижний ярус фитоценоза паркового кедрово-лиственничного леса, на горно-лесной бурой супесчаной почве (0,37 мг/кг), минимальное - в сельскохозяйственных культурах, выращенных на черноземах обыкновенных.

2.4. Содержание мышьяка в природных водах Алтая

Средние содержания мышьяка в океанической и речной воде составляют 1,7 мкг/л и 2 мкг/л соответственно; оценка кларка мышьяка в водах рек - 3 мкг/л (Иванов, 1996).

Среднее содержание мышьяка в водах Алтая составляет 1,5 мкг/л, изменяясь в пределах <0,5 - 7,3 мкг/л, более половины всех образцов содержат менее 1 мкг/л мышьяка. Сравнительно высоким содержанием мышьяка характеризуются: воды реки Оби в районе г. Бийска - 1,8 мкг/л, воды приустьевой части рек Ануй и Песчаная, источники бассейна р. Джазатор - до 7,3 мкг/л, скважины и источники в районе п. Кош-Агач (бассейн р. Чуя) - до 6,9 мкг/л, нисходящий источник бассейна р. Майма - 3,9 мкг/л.

Поверхностные водотоки Алтая содержат мышьяка в среднем 1,3 мкг/л, концентрация изменяется от <0,5 до 2,6 мкг/л. Более высоким содержанием характеризуются воды рек зоны аккумуляции, берущие свое начало в низкогорьях, а также пересекающие районы, наиболее освоенные сельским хозяйством и сложенные легкоразмываемыми лессовидными суглинками: Ануй - 2,3 мкг/л, Песчаная - 2,6 мкг/л. Бассейны рек Чарыш, Кокса, Катунь при невысоком содержании мышьяка в педосфере характеризуются и низкой концентрацией элемента в поверхностных и подземных водоисточниках.

Среднее содержание мышьяка в подземных водах Алтая несколько выше и составляет 2,8 мкг/л. Относительно высоким содержанием мышьяка характеризуются водоисточники в бассейнах рек Джазатор и Чуя (4 мкг/л), низким - подземные воды бассейнов рек Чуя, Майма, Урсул и Катунь (1,3 мкг/л).

Среднее содержание мышьяка в водозаборных скважинах, используемых для питьевого водоснабжения, составляет 0,9 мкг/л и, варьируя в пределах от 0,5 до 1,5 мкг/л, опасения не вызывает.

Относительно высокая концентрация мышьяка - 6,9 мкг/л в самоизливающейся скважине около болышцы п. Кош-Агач, очевидно, связана с влиянием ртутного месторождения Чаган-Узун. Действительно, по литературным данным, в водах источников, расположенных в районах залежей полиметаллических и ртутных месторождений, мышьяк содержится в более высоких концентрациях (Гамаюрова, 1993).

3. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИГРАЦИИ МЫШЬЯКА В СИСТЕМАХ ПОЧВА-РАСТЕНИЯ-ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ АЛТАЯ

3.1. Внутринрофильное распределение мышьяка в основных типах почв Алтая

Количество Ав в растениях и природных водах Алтая не превышают ПДК и мировые средние данные, тогда как высокие фоновые концентрации элемента в почвах заставляют причислить регион к биогеохимическим провинциям и уделять поведению мышьяка в педосфере Алтая особое внимание.

Постоянство характера внутрипочвенного распределения токсичных элементов является одним из показателей нормальной экологической ситуации и ненарушенное™ биогеохимического баланса в экосистеме. С другой стороны, значительное изменение поведения элемента в профиле почвы, например, резко аккумулятивное распределение (Мотузова, 1999) или повышение содержание подвижных форм (Ильин, 1995) справедливо считаются признаком аптропоген- '

ной нагрузки на почвенный покров. Чтобы оценить масштабы негативного воздействия на окружающую среду, необходимо иметь представление об исходной, «нормальной» биогеохимической ситуации, сложившейся в результате естест- К

венных процессов. Поэтому одой из задач настоящего исследования являлось выяснить, существует ли влияние почвообразовательного процесса на распределение мышьяка в профиле и, соответственно, характерные для каждого типа почв черты поведения мышьяка.

Для этого нами сравнивались картины распределения элемента в почвах (рис. 1), факторы почвообразования которых схожи, а микроэлементный или

гранулометрический состав подстилающих пород резко отличаются. Оказалось, что, несмотря на различия по валовому количеству Аз, содержание его подвижной формы и распределение элемента в профиле таких почв практически одинаково.

ВнутрипрофФьное Внугрилрофетьное ^ 1 Распределе-

распределение валового Аз распределение подвижной ниеАзвгорно-

ффш а> лесных бурых поч-

0 № 2) 30 0 02 0,4 ОН 0,8 ВЗХ Алтая, форМИ-

°1—I/1— ~'-Т °Т ——■-1 рующихся на раз-

I ^ \ ^^ 5 ^ ! личных по грануло-

| зо_, £ зц 4 метрическому со-

§ «-----------€ £ ад ? I ставу почвообра-

| 50--■---| 50---А/---! зукицих породах (р.

| ® ' ----| «--// | 13-99 - элювио-

а0] _ ____ад] ¿4 _ ; делювиальные суг-

____лшшстые; р. 22-99 -

_[" -»-13-99 -а-гг-ае | _| -»-13-9С _песчаныефлювио-

гляцяальные)

В почвах Алтая ведущим фактором, определяющим накопление элемента или вынос его из верхнего почвенного горизонта, является режим увлажнения, поскольку в почвах промывного водного режима (черноземах выщелоченных, лесных, луговых почвах) мышьяк, как правило, перемещается в более глубокие слои, а непромывного (черноземах южных, обыкновенных, каштановых почвах) - накапливается в гумусово-аккумулятивном горизонте. В первом случае происходит выщелачивание элемента, а во втором - испарительное концентрирование.

Например, в горнолуговых почвах процессы вертикального перемещения мышьяка протекают достаточно интенсивно и заметно сказываются ш

характере его внутрипрофильного распределения: концентрация элемента в верхних дерновых горизонтах зпачительно ниже, чем в В горизонтах и подстилающем субстрате (рис. 2).

Поведение мышьяка во всех лесных оподзоленнътх почвах определяется их текстурной дифференциацией и глубоким вертикальным перемещением тонкодисперсных частиц, внутрипрофильное распределение мышьяка происходит с двумя максимумами (рис. 3).

Накопление мышьяка выявлено в верхнем горизонте горно-лесных почв Алтая, формирующихся в березовых и березово-осиновых лесных формациях,

ВнутрипрофФьное распределение валового Аз

I I

< У

Внутрипрофильное

распределение подвижной форшАе

0 02 0,4 08 «в

-ч-

-13«

Рис 2 Внутрипрофильное распределение валового Аг в горно-луговых почвах

0 10 20 30 40 50 60 70

мг/и

-р 11-99-

-р 18-99 -л—р 20-99

Рис. 3. Внутрипрофильное распределение валового Аб в горно-лесных оподзоленных почвах о 10 20 30 40

что согласуется с выводами других авторов (Карпова, 1986; Карпова, Потатуева 1991). Этот факт можно объяснить большей зольностью лиственных форм, чем хвойных (Перельман, 1975), в результате чего возврат поглощенного мышьяка в почву с опадом и постепенное его накопление в верхнем горизонте горнолесных почв парковых березовых лесов Алтая происходит более интенсивно

Распределение валового Аз в профиле

Внутрипрофильное распределение подвижной формы Ав

О 0.2 0,4 0,6 0 в 1 мг/кг

о 20

100 120

Рис 4. Внутрипрофильное распределение мышьяка в горнолесных чер-ноземовид-ных почвах

В темно-серых лесных и черноземовидных почвах, сформированных под парковыми лесами с преобладанием хвойных пород в древостое распределение мышьяка регрессивно, возможно, в результате продолжительного удерживания его в надземной биомассе - коре пихты, лиственницы (8Ьаск1еие Н Т. Егётап 1А., 1978, Иванов, 1996) Биогенная аккумуляция элемент в черноземовидных почвах парковых лиственничных лесов происходит только в случае заторможенности биологического круговорота, тогда как при полной минерализация растительных остатков в этих почвах мышьяк в условиях промывного режима и слабощелочной среды активно выносится из верхних горизонтов в форме подвижных соединений Дальпейшее внутрипочвенное распределение мышьяка в черноземовидных почвах происходит с осаждением элемента на щелочном барьере, поскольку арсенаты кальция и магния малорастворимы (рис 4).

Распределение элемента в бурой почве елового зеленомошного леса носит монотонный характер: кислая реакция среды и замедленность деструктивных процессов препятствуют какой-либо мшрации анионогенных элементов. Бурые

почвы парковых кедровых лесов, напротив, отличаются аккумулятивным распределением обеих форм мышьяка (см рис. 1), очевидно, из-за его поглощения и последующего удерживания травянистой растительностью в условиях сравнительно меньшего атмосферного увлажнения.

В 90% случаев черноземы обыкновенные и южные, сформированные на песча-но-галечниковых аллювиальных отложениях под естественной степной растительностью, аккумулируют мышьяк в дерновых горизонтах (рис. 5).

Рис. 5 Распределение валового Аб в профиле черноземов обыкновенных естественных фитоценозов

0 5 10 15 20 25 30

Черноземы делювиальных склонов, наоборот, характеризуются пониженным содержанием мышьяка в верхних почвенных слоях, поскольку обладают более низким содержанием подвижных форм мышьяка, способных вовлекаться в биологический круговорот или испарительное концентрирование. В результате длительной сельскохозяйственной обработки пахотные горизонты черноземов обыкновенных могут обедняться элементом, а в некоторых он накапливается Использование же в сельском хозяйстве более остепненного варианта-чернозема южного, как правило, не приводит к существенным изменениям тшутрипрофильнош ш-ведения мышьяка.

Поведение мышьяка в почвенном покрове сухостепных котловин Алтая связано с эволюционно-генетической схемой их развития (Волковинцер, 1966). В средне- и позднечетвертичное время на территории затопляемых межгорных депрессий сочетались два одновременно идущих процесса: болотно-солопчаковый - на слабо дренированных поверхностях понижений, и луговой солончаковый -на повышенных пространствах, которые впоследствии остепнялись в первую очередь и принимали черты современных темно-каштановых почв с пониженным содержанием мышьяка в верхних горизонтах. При избыточном увлажнении и щелочной реакции среды из них происходила активная латеральная поверхностная миграция мышьяка в ландшафты, где еще к тому времени сохранялся болотный режим, - в верхние горизонты современных светло-каштаиовьгх и каштановых почв Вертикальную миграцию элемента вниз по профилю ограничивали худшие условия дренажа

3.2. Биогеохимическое поведение мышьяка

Если валовая концентрация мышьяка в почвенном горизонте отражает итог его пространственных и внутрипрофипьных перемещений за период почвообразования, то способность элемента к миграции определяется содержанием его подвижных форм. Эта величина является, в нашем понимании, скорее, качественной характеристикой, обуславливающей интенсивность вовлечения As в биологический круговорот или «испарительное концентрирование».

Действительно, мышьяк в пределах геохимического или почвенного профиля может перемещаться сверху вниз не только в «свободном», подвижном состоянии, но и в составе минералов, в форме труднорастворимых взвесей, на поверхности тонкодисперсных фракций (Мотузова, Карпова, Зырин, 1987), причем количественно такие перемещения будут более заметны.

Другое дело - биогеохимические процессы, происходящие в почве, когда элемент перекачивается корнями растений или «подтягивается» испаряющейся почвенной влагой к верхним горизонтам (Вильяме, 1946). Такая внутрипро-фильная миграция элемента происходит исключительно в форме подвижных соединений. Причем, если содержание подвижных форм элемента относительно высокое в горизонтах В, ВС, это, на наш взгляд, свидетельствует о том, что элемент, если и вовлекается в биологический круговорот, то в большей степени корневыми волосками древесной растительности, а если концентрация подвижных форм максимальна в гумусовом горизонте, это указывает на его потребление травянистыми формами растительного сообщества.

В большинстве случаев даже в однотипных почвах Алтая внутрипрофиль-ное распределение мышьяка очень неравномерно. Тем не менее, общую закономерность для каждого типа - аккумуляцию или регрессию - выделить можно. Такие условно-схематичные распределения в профиле почвы одновременно валовой концентрации Аэ и его подвижной формы дают представление о типе биогеохимического поведения элемента (рис 6).

1 Первый тип биогеохимического поведения, очевидно, формируется в результате «перекачивания» доступного мышьяка из нижних горизонтов корнями древесной растительности и дальнейшего закрепления его в дерновом горизонте, где происходит увеличение содержания валового мышьяка и одновременно снижается его подвижность. Примером такого поведения мышьяка являются разрезы горно-лесной темно-серой аллювиальной и дерново-глубокоподзолистой почв парковых смешанных березовых лесов.

2. Второй тип биогеохимического поведения мышьяка как правило, наблюдается в горно-лесных черноземовидных почвах (см. рис. 4). Такая картина распределения складывается в результате выщелачивания мышьяка из верхних горизонтов и последующего осаждения его в форме нерастворимых арсенатов на щелочном геохимическом барьере, при этом подвижность мышьяка в горизонте В снижается, а валовое содержание увеличивается.

3. Почвы, формирующиеся под сухостепными и степными растительными сообществами - черноземы обыкновенные, южные (см. рис. 5), а также почвы авто-морфных кобрезиевых тундр и парковых кедровых лесов (см. рис. 1) отражают третий тип биогеохимического поведения мышьяка В их верхних горизонтах биогенные процессы минерализации и аккумуляции микроэлемента происходят достаточно активно, поэтому мышьяк накапливается в гумусовом слое, но концентрация подвижных форм в нем пе снижается. Накоплению способствует развитие почв в условиях умеренного (бурые почвы) или дефицитного (степные почвы) увлажнения.

о «Г

■е

/А а, мг'кг

а х

-Ав, мг/кг

подвижный

'валовой

Рис 6. Типы биогеохимического поведения мышьяка в почвах Алтая

Такое поведение мышьяка может быть также обусловлено привносом элемента в почвенный покров подчиненных ландшафтов в процессе поверхностной миграции.

4. Регрессивным типом биогеохимического поведения Ав характеризуются в основном черноземы агроландшафтов. Причем, уменьшение содержания элемента в них нельзя объяснить его ежегодным отторжением с урожаем, т.к. концентрация доступного растениям мышьяка в пахотных горизонтах снижена Здесь происходит поверхностная миграция и мобильных, и труднорастворимых соединений мышьяка в результате эрозионных процессов Снижение концентрации валового и подвижного мышьяка наблюдается также в горно-лесных темно-серых суглинистых почвах Северного Алтая, сформированных под тем-нохвойными лесами, возможно, в результате депонирования элемента в коре древесных форм растений.

3.3. Эколого-биогеохимические условия миграции мышьяка в экосистемах Алтая

Рассмотрев содержание мышьяка в основных компонентах ландшафтов, мы выяснили, что максимально благоприятными условиями для его миграции отличается биогеохимическая обстановка высокогорных сухостепных ландшафтов. Здесь обнаруживаются одновременно высокие концентрации элемента в поверхностных (2,0; 3,0 мкг/л) и подземных (1,4 - 7,3 мкг/л) водах "(бассейн р Джазатор), максимальные содержание (0,78 мг/кг сухой массы) и коэффициент по1 лощения (3,5) в растительном образце тундростепи (панцерии шерстистой), повышенные концентрации подвижных форм элемента в почвах (0,33-0,83 мг/кг) и высокое соотношение подвижной формы и валовою содержания А я в почвах.

Известно, что содержание анионогенных элементов в почвах сухостепных ландшафтов с непромывным режимом увлажнения находится в зависимости от их концентрации в почвенном растворе. Поэтому каштановые почвы Чуйской котловины, а также горно-тундрово-степные почвы плато Укок, «подпитываю-щиеся» водами с повышенным содержанием мышьяка, отличаются аккумулятивным распределением элемента в почвенной толще и высоким содержанием потенциально доступных растениям и растворимых форм мышьяка. В таких ландшафтах в результате антропогенных воздействий доступность мышьяка для растительных организмов повышается наиболее резко, поскольку при техногенной нагрузке в почве происходит увеличение содержания именно легкорастворимых форм элемента (Ильин, 1995). Поэтому любое хозяйственное использование территории (возможное строительство дороги через плато Укок) следует проводить с максимальной осторожностью и постоянным контролем за микроэлементным составом компонентов окружающей среды.

Содержание мышьяка в почвах с промывным режимом увлажнения, наоборот, определяет его концентрацию в поверхностных и подземных водах. Наблюдаемый нами, как правило, регрессивный характер распределения мышьяка в горно-лесных черноземовидных почвах Центрального Алтая, темно-серых лесных и черноземах онодзоленных - Северного Алтая в некоторой степени является следствием процессов выщелачивания элемента, что должно обуславливать

его активное поступление в гидрологическую сеть Однако, абсолютное содержание мышьяка в водах рек Пыжа, Игла, Бия невысокое Дело в том, что в суглинистых почвах Северного Алтая мыгпьяк закрепляется гидроксидами железа и алюминия, а в почвах Центрального Алтая его дальнейшей миграции за пределы почвенного профиля препятствует осаждение на щелочном барьере реликтовых карбонатных систем.

4. АНОМАЛЬНЫЕ И ПОВЫШЕННЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МЫШЬЯКА В ПЕДОСФЕРЕ АЛТАЯ

Биогеохимическая ситуация на Алтае осложняется наличием участков повышенных и аномальпых концентраций мышьяка. Сопутствующий основным рудным компонентам Ав в пределах ореолов рассеяния многочисленных полиметаллических месторождений Алтая обнаруживается в довольно высоких концентрациях. Одним их главных природных источников поступления мышьяка в почву является киноварь, поэтому и в пределах ртутных месторождений содержание элемента в почве значительно превышает фоновые значения.

Почвы, формирующиеся над очагами т н «естественного загрязнения» содержат аномальные и повышенные концентрации мышьяка (табл 3)

Таблица 3 Содержание мышьяка в почвах на участках повышенного

литохимического фона, мг/кг

Месторождение п 1пп

Тушканихинскос полиметаллическое 14 227,0±88,0 100,0-819,0

Акташское ртутное 34 99,0+36,0 11,0-346,0

Чагап-Узун ртутное 13 36,6±9,8 20,0- 70,5

По мере приближения разреза к месторождению, а горизонта почвы, соответственно, к рудному телу наблюдается увеличение концентрации мышьяка. Например, валовое содержание Ав в профиле чернозема обыкновенного, формирующегося на элювио-делювии Тушканихинского полиметаллического месторождения, закономерно увеличивается с глубиной: почвообразовательный процесс не успевает перераспределить аномально высокие концентрации мышьяка, накопить элемент в верхнем дерновом горизонте соответственно аккумулятивному «черноземному» типу биогеохимического поведения.

Особенно ясно эта закономерность проявляется на примере профилей с четко выраженными геохимическими связями' горно-лесные бурые почвы более высоких гипсометрических уровней в бассейне оз. Чибит-Кюль Акташского ртутного месторождения характеризуются меньшим содержанием мышьяка, чем луговые почвы сопряженных низинных ландшафтов.

Рудопроявление носит «жильный» характер: в пределах одного разреза колебания концентрации Ав незначительны, тогда как каждый разрез может отличаться от другого на порядок по количеству элемента.

Выявлено, что влияние зон высокой минерализации Алтая на обогащение почв сопряженных ландшафтов мышьяком носит экспозиционный характер

Например, областью аккумуляции Восточно-полиметаллической и Курайской ртутной зон можно считать лить северные, более увлажненные макросклоны (бассейн р. Башкаус), в пределах которых в верхних горизонтах всех типов почв высотной почвенной поясности были обнаружены аномальные концентрации мышьяка (42 - 233 мг/кг). Педосфера юго-западного макросклона Курайского хребта получает значительно меньшую норму атмосферного увлажнения, миграционные способности водных мигрантов здесь снижены, и среднее содержание мышьяка в каштановых почвах сопряженных долинных ландшафтов составляет всего 11,8 мг/кг.

Обнаруженный нами естественно высокий уровень валового содержания мышьяка в черпоземовидных почвах Алтая (до 77 мг/кг) нельзя считать эколо-I ически опасным для окружающей среды. Формируясь в условиях напряженного литохимического фона, эти почвы практически не отличаются по внутрипро-фильному поведению мышьяка (см. рис. 4), а также по абсолютному и процентному содержанию его подвижных форм о г своих аналогов - черноземовидных почв фоновых участков.

Мощным антропогенным источником загрязнения окружающей среды изучаемой территории является Алтайский горно-обогатительный комбинат. В отложениях обширных хвостовых отходов обогатительного передела обнаружены сверханомальные концентрации мышьяка - до 1000 мг/кг.

Концентрация мышьяка в воде, которая скапливается на поверхности хво-стохранилшца, составляет 144 мкг/л, что превышает ПДК примерно в 5 раз. Однако, содержание мышьяка в Сгганшнв ер (пырей), произрастающем на отвалах хвостохранилища, составляет всего 0,28 мг/кг сухой массы, что является не показателем экологического благополучия территории, а скорее, примером толерантности данного вида растения к загрязнению.

По мере приближения к источнику захрязнения наблюдается отдельные повышения абсолютной концентрации мышьяка в черноземах бассейна р. Алей (до 44 мг/кг), а его относительное содержание в их верхних горизонтах возрастает всегда.

Постоянного контроля за содержанием мышьяка требуют и техногенно измененные ландшафты Краснощековского золоторудного комбината. Образцы растительности, взятые со склонов штабеля, содержат 5,7 - 8,8 мг/кг мышьяка, что значительно превышает фоновый уровень концентрации в лекарственных травянистых растениях Алтая 0,05 - 0,75 мг/кг и среднемировые данные для незагрязненных территорий (Кабата-Пендиас А , 1989).

Примером локального антропогенного воздействия на почвенный покров является разрез горно-тупдровой полугидроморфной почвы, отличающийся повышенным валовым содержанием Аэ и резко аккумулятивным распределения (рис 7), что объясняется расположением разреза на месте бывшей дислокации военной части. Однако, процентное соотношение подвижной формы и валового мышьяка, а так же содержание мышьяка в растительном укосе (0,28 мг/кг) очень невысокие, что свидетельствуют о слабом притоке ионов элемента в живые организмы и отсутствии на данный момент экологической опасности.

Вну трипрсфтьное распределение валового Аз 0 10 20 30 40»г*г

" ю

5 а

6 эо « «

Вну трипрофшьное распределение подв ижнога Аз

м>

О 0,2 0.4 0.6 О.В

I»:

с ®

Рис.7. Влияние техногенного загрязнения на содержание и распределение Аз в горнотундровой полугидро-морфной почве, р. 12-99

ВЫВОДЫ

1 Содержание мышьяка в почвах Алтая значительно выше кларка и современных российских ОДК, существенно варыфует и составляет в среднем 17 мг/кг, что позволяет выделить изучаемую территорию, как биогеохимическую провинцию с высоким валовым содержанием мышьяка в почве

2. Уровень концентрации мышьяка в лекарственных растениях Алтайской горной страны находится в пределах фоновых значений, заготавливаемое на Алтае растительное сырье можно отнести к категории экологически чистого. Растения, произрастающие на отвалах золотоизвлекательной фабрики, характеризуются повышенными концентрациями мышьяка.

3. Содержание мышьяка в природных водах Алтая низкое, тогда как в поверхностных водах техногенных ландшафтов существенно превышает ПДК.

4. Ориентировочно допустимой концентрацией валового мышьяка для пахотных горизонтов черноземов можно считать 30 мг/кг.

5. Распределение мышьяка в педосфере Алтая определяется петрографической принадлежностью и минералогическим составом почвообразующей породы.

6. Внутрипрофильное поведение мышьяка определяется ведущим почвообразовательным процессом (современным или реликтовым), химией элемента, степенью его подвижности, потреблением живыми организмами и практически не зависит от гранулометрического состава и абсолютного количества элемента в почве.

7. Влияние зон естественно высокой минерализации на содержание мышьяка в почвах сопряженных ландшафтов носит экспозиционный характер. Испытывающий техногенную нагрузку почвенный покров бассейна р. Верхний Алей подвержен локальному загрязнению.

8. Естественно высокое валовое содержание мышьяка в почвах Алтая не приводит к повышению его содержания в других объектах окружающей среды (воде, растениях). Однако, биогеохимическую ситуацию на предгорных участках, подверженных техногенному воздействию - хвостохранилтцах, золоторудном предприятии нельзя назвать экологически благополучной.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1 Для контроля за содержанием мышьяка в почвах Алтая необходимо пользоваться региональными нормативами ввиду невозможности применения российских стандартов к изученной территории с естественно высоким содержанием элемента в педосфере. Для черноземов, используемых в сельском хозяйстве можно рекомендовать значение 30 мг/кг в качестве предельно допустимого.

2. При определении характерных черт поведения мышьяка в различных тинах почв необходимо содержание подвижных форм элемента рассматривать как качественную характеристику, определяющую миграционную способность элемента, а его валовую концентрацию - как количественный показатель и результат процессов перемещения-аккумуляции.

3. По нарушению типичного характера внутрипочвенного поведения мышьяка и увеличению соотношения его валовой концентрации и содержания подвижных форм в почве можно контролировать степень техногенного воздействия на окружающую среду.

4 Горно-тундровые почвы плато Укок, каштановые почвы котловин Юго-Восточного Алтая, черноземы окрестностей АГОКа считать биогеохи-мически уязвимыми компонентами ландшафтов, требующими особого контроля за поведением в них элементов-токсикантов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бабошкина C.B. Мышьяк в каштановых почвах Алтая /С В Бабошкина, А В. Пузанов, М.А. Мальгин// География и природные ресурсы. - 2003 ~№2. -С. 73-78.

2. Бабошкина С В Мышьяк в почвах горно-лесных экосистем Алтая /C.B. Бабошкина, А В. Пузанов, M А Мальгин// Проблемы региональной экологии -2003,№6.-С. 66-71.

3 Пузанов А.В Содержание и некоторые закономерности распределения мышьяка в горно-лесных почвах Алтая /А.В Пузанов, СВ. Бабошкина, MA Мальгин// География и природопользование Сибири - Барнаул, 2003. - Вып. 6 -С. 203-214.

4 Бабошкина C.B. Биогеохимическое поведение мышьяка в почвах Алтая /С В. Бабошкина, А В. Пузанов, M А. Мальгин// Ползуновский вестник - Барнаул, 2004. -№2. -С. 182-189.

5. Бабошкина C.B. Мышьяк в черноземах долины Верхнего Алея /C.B. Бабошкина, Т.А. Горюнова// Материалы междунар. конф. «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде». - Семипалатинск, 2000. - С. 129-130.

6. Бабошкина C.B. Мышьяк в степных почвах Алтайского края. /C.B. Бабошкина, A.B. Пузанов, Т.А. Горюнова, М.А. Мальгин// Материалы международного симпозиума «Степи северной Евразии». - Оренбург, 2000 - С. 53-54.

7. Бабошкина C.B. Загрязнение почв бассейна Верхнего Алея тяжелыми металлами и мышьяком /С.В Бабошкина, Т.А Горюнова, A.B. Пузанов, М. А.

Мальгин// Материалы региональной научно-практической конф «300 лет горногеологической службе России». - Горно-Алтайск, 2000. - С. 446-449

8. Бабошкина С.В Распределение мышьяка в степных почвах Алтайского края /С В. Бабошкина, А В. Пузанов, Т А Горюнова, М.А Мальгин// Материалы VI междунар межвузовской конф , посвященной Дню Земли. - Бийск, 2000. -С.61-62.

9. Бабошкина C.B. Мышьяк в почвах Алтая /С В Бабошкина, А В. Пузанов, М.А Мальгин// Материалы Ш междунар. совещания «Геохимия биосферы». - Новороссийск, 2001. - С. 49-51.

10 Бабошкина C.B. Мышьяк в горно-лесных почвах Алтая /С.В Бабошкина, А.В. Пузанов, М.А. Мальгин// Сборник конференции молодых ученых «Современные проблемы естествознания». - Владимир, 2001. - С. 32-34.

11. Бабошкина C.B. Содержание мышьяка в почвах горно-лесных экосистем Алтая /С В. Бабошкина, А.В. Пузанов, М.А Мальгин// Междунар. научно-ирактич. конф. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно преобразованных экосистем». - Иркутск, 2001. - С. 65-68

12. Бабошкина C.B. Фоновое содержание мышьяка в педосфере Алтая и его информативность в условиях неоднородной биогеохимической обстановки горной страны /C.B. Бабошкина// Изучение и охрана природы Алтае-Саянской горной страны матер конф., посвящ. 70-летию Алтайского Государственного природного заповедника - Горно-Алтайск, 2002. - С. 9-10.

13 Бабошкина C.B. Эволюционно-генетическое развитие почвенного покрова котловин Юго-Восточного Алтая как основной фактор распределения мышьяка в профиле каштановых почв /С В. Бабошкина// Сб тез. VI Путинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века». - Пущино, 2002 -ТЗ - С.86-87.

14. Бабошкина С.В Закономерности внутрипрофильного распределения мышьяка в каштановых почвах котловип Юго-Восточного Алтая /С.В Бабошкина// Тез. докл IX Междунар конф. студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002». -М/ 2002. -С. 11-12.

15 Бабошкина С В. Геохимическое поведение мышьяка в каштановых почвах котловин Юго-восточного Алтая /С.В. Бабошкина// Тез докл V Докучаев-ских молодежных чтений «Сохранение почвенного разнообразия в естественных ландшафтах». - Санкт-Петербург, 2002. - С. 111-112.

16 Бабошкина С.В. Влияние хвостовых отходов Алтайского горнообогатительного комбината на содержание мышьяка в почвах прилегающих t территорий. /С.В. Бабошкина, М.А. Мальгин, А.В. Пузанов// Материалы IV российской биогеохимической школы «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы». -М.: «Наука», 2003 -С. 100-101. ,

17. Бабошкина С.В. Содержание и некоторые особенности поведения мышьяка в педосфсре Алтая /С.В. Бабошкипа, А В Пузанов, М.А. Мальгин// Докл. П Междун научно-практич копф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». - Семипалатинск. - 2002. Т.1. - С. 284-288.

18. Бабошкина СВ. Загрязнение мт>ппьяком почв бассейна Верхнего Алея /С В Бабошкина// Тез доюг Всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения» - Санкт-Петербург, 2004. - С 36-37

19 Рождественская Т.А. Микроэлементы и фосфор в растениях Алтая. /С.В Бабошкина, Т А. Рождественская, А В. Пузанов, М А. Мальгин, O.A. Ель-чининова, И.В. Горбачев// Материалы I междунар. научно-практич. конф. «Биоэлементы». - Оренбург, 2004. - С. 279-282.

20. Бабошкина С.В Содержание и распределение валового и подвижного мышьяка в почвах Алтая как одна из экологических характеристик региона /С.В Бабопткнпа, А.В Пузанов, М.А. Мальгин// Докл 1П Междун. научно-практич. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элемешы-биофилы в окружающей среде» - Семипалатинск. - 2004. Т 2. - С.340-348.

Подписано п печать- 04 05 2005 I Формат 60x84 1/16 Печать - ризография Уел п л 1,40 Уч изд л 1,05 Тираж 100 экз. Заказ 55/2005

Издательство Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова, 656038, г Барнаул, пр-т Ленина, 46 Лицензии ЛР N 020822 от 21 09 98 года, ПЛД N 28-35 от 15 07 97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г Барнаул, пр-т Ленина, 46

» -9 19 5

РНБ Русский фонд

2006-4 5470

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бабошкина, Светлана Вадимовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА.

1.1. Орография, геоморфология, геология, история развития.

1.2. Климат.

1.3. Гидрография и гидрология.И

1.4. Почвообразующие породы.

1.5. Почвенный покров.

1.6. Растительность.

ГЛАВА II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА III. СОДЕРЖАНИЕ МЫШЬЯКА В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АЛТАЯ.

3.1 Содержание мышьяка в педосфере.

3.1.1. Содержание валового мышьяка в почвообразуюгцих породах.

3.1.2. Валовое содержание мышьяка в верхних почвенных горизонтах.

3.1.3 Содержание валового мышьяка в различных типах почв Алтая.

3.1.4. Фоновые средние и максимально вероятные фоновые концентрации As в почвах Алтая.:.

3.1.5. Содержание подвю/сных форм мышьяка в почвах Алтая.

3.2. Содержание мышьяка в растениях Алтая.

3.3. Содержание мышьяка в природных водах Алтая.

ГЛАВА IV. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИГРАЦИИ МЫШЬЯКА В СИСТЕМАХ ПОЧВА- РАСТЕНИЕ- ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ АЛТАЯ.

4.1. Основные закономерности внутрипрофильного распределения валового мышьяка в различных типах почв Алтая.

4.1.1. Внутрипрофильное распределение мышьяка в горно-тундровых и горно-луговых почвах.

4.1.2. Основные закономерности распределения валового мышьяка в профиле горнолесных почв.

4.1.3. Некоторые особенности внутрипрофильного распределения мышьяка в черноземах сухостепных котловин и речных долин.

4.1.4 Геохимическое поведение мышьяка в каштановых почвах котловин Юго-Восточного Алтая.

4.2. Биогеохимическое поведение мышьяка.

4.3. эколого-биогеохимические условия миграции мышьяка в системах почва-растение-природные воды алтая.

ГЛАВА V. АНОМАЛЬНЫЕ И ПОВЫШЕННЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МЫШЬЯКА В КОМПОНЕНТАХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ АЛТАЯ.

5.1.Повышенные концентрации мышьяка в почвах природных ландшафтов.

5.2 мышьяк в компонентах техногенных ландшафтов.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая"

Мышьяк является редким /^-элементом, оказывающим в повышенных концентрациях токсическое действие на живые организмы (Бокрис, 1982; Манн, 1982; Эмсли, 1988; Фортескью, 1992). По различным международным классификациям он входит в группу особо опасных загрязняющих веществ, относится к 1-Й классу опасности (Иванов, 1996; Граковский, 1997; Алексеенко, 2000). Мышьяк - активный водный мигрант, поступает в почву, выщелачиваясь из горных пород в процессе гипергенеза (Greaves, 1934; Виноградов, 1948; Перельман, 1975; Глазовская, 1981; Елпатьевский, 1993; Chalmers, 1997). Антропогенное загрязнение мышьяком возникает в результате добычи и переработки As-содержащих руд, минералов серы и фосфора, при сжигании угля и нефти, очистке металлических руд, использовании пестицидов, производстве моющих средств (Ковальский, 1974; Walsh, Keeney, 1975; Геохимия., 1990; Бурцева, 1991; Бортникова, Айриянц, 1996; Покатилов, 1993; Barselo, Bech, 1997 ).

На растения мышьяк в основном действует как ингибитор обмена веществ, в избыточных концентрациях вызывая увядание листьев, фиолетовую окраску, обесцвечивание корнеплодов, клеточный плазмолиз, замедление темпов роста, снижение урожайности (Walsh, Keeney, 1975; Кабата-Пендиас, 1989; Ковда, 1990; Гамаюрова, 1993; Карпова, Потатуева 1991; Ковалевский, 1991; Arshad, 1991).

При накоплении в организме животных и человека соединения мышьяка характеризуются многогранностью токсических проявлений - действием на центральную и периферическую нервную системы, влиянием на хромосомы, поражениями сосудов, печени, почек, верхних дыхательных путей, ЖКТ. Воздействие высоких концентраций мышьяка на животные организмы увеличивает риск рака кожи, провоцирует развитие диабета (Манн, 1982; Гамаюрова, 1993; Anawar Н.М., Akai J., Mostofa K.M.G, 2002).

Актуальность темы. Охрана окружающей среды является важнейшей темой во всех разделах естествознания и отраслях народного хозяйства.

Учитывая возможное локальное и глобальное увеличение содержания мышьяка в биосфере в результате различных индустриальных процессов, в мониторинге окружающей среды ему уделяется особое внимание.

Информации о содержании и особенностях поведения мышьяка в системе почва-растение-природные воды для изучаемой территории очень немного, хотя ранее отмечалось, что фоновые концентрации мышьяка в почвах и почвообразующих породах Западной Сибири сравнительно высокие (Ильин, 1992; Мальгин, Пузанов, 1993). Содержание мышьяка здесь превышает российские ОДК (Ориентировочно допустимые., 1995) и не согласуется с европейскими данными для незагрязненных территорий.

Кроме того, на территории Алтая сосредоточена масса полиметаллических и ртутных месторождений и оруднений, во многих из которых мышьяк является представителем парагенетической ассоциации элементов (Эмсли, 1988; Баранова, 1995; Иванов, 1996; Кравцова, 1997). Над ореолами их рассеяния создается напряженная экологическая обстановка. Развитие горнодобывающей промышленности на Алтае (разработка Калгутинского месторождения) и хранение отходов горно-обогатительного передела (АГОК) требует повышенного внимания к состоянию окружающей среды изучаемой территории.

Алтай относится к числу регионов, в структуре экономики которых преобладает сельское хозяйство. С давних пор территория привлекает к себе внимание потребителей лекарственного сырья: лекарственная флора региона характеризуется значительным разнообразием, наличием редких видов, достаточным их количеством и предполагаемой экологической чистотой. Биогеохимические циклы в природных ландшафтах Алтая, почти не испытывающего химического загрязнения, пока практически не нарушены, поэтому исследование поведения микроэлементов в экосистемах региона имеет большое теоретическое значение.

Поступление мышьяка в растительные и животные организмы доминируется процессами сорбции и десорбции его соединений почвами и почвообразующими породами (Карпова, 1986; Мотузова, Карпова, Зырин, 1987; Эмсли, 1988; Орлова, Мотузова, 1991; Гамаюрова, 1993; Goessler, Francesconi, 2002). Химический состав растительного сырья, качество воды являются важными показателями экологического благополучия окружающей среды. Поэтому в настоящее время определение фонового содержания мышьяка в основных компонентах природных ландшафтов Алтая и контроль за уровнем его концентрации и поведением в почвах, воде, биоте является одной из приоритетных задач биогеохимического мониторинга. Выработка нормативов позволит оценить современное биогеохимическое состояние естественных природных ландшафтов Алтая и в будущем проводить регулирование качества окружающей среды, выявление экологически неблагополучных территорий.

Объектами исследования являются основные типы почв и почвообразующих пород Алтая, растения и природные воды.

Цель исследования: выявление основных закономерностей распределения мышьяка в системах почва- природные воды- растения Алтая.

В задачи исследования входило:

- изучение уровня концентрации валового и подвижного мышьяка в почвообразующих породах, почвах, растениях и природных водах Алтая;

- определение информативного фонового содержания мышьяка для основных типов почв и почвообразующих пород Алтая и вычисление ориентировочно допустимых концентраций мышьяка;

- установление факторов, определяющих уровень концентрации мышьяка в почвах и почвообразующих субстратах Алтая;

- выявление особенностей и причин различного внутрипочвенного поведения элемента для каждого типа почв;

- изучение влияния участков повышенного содержания мышьяка в почвах (естественных - ореолов рассеяния месторождений, и антропогенных -хвостохранилищ АГОКа) на компоненты ландшафтов сопряженных территорий;

- оценка ситуации в пределах изучаемого региона по содержанию и поведению мышьяка с экологических позиций, выявление наиболее уязвимых типов ландшафтов.

Научная новизна.

- Получены вариационно-статистические параметры концентрации мышьяка в основных типах почв и почвообразующих пород региона; территория Алтая определена, как часть биогеохимической провинции с естественно высоким уровнем содержания мышьяка в почве.

- Установлены фоновые содержания и максимально допустимые уровни концентрации мышьяка, в частности, для пахотных горизонтов почв сельскохозяйственного использования.

- Показана ведущая роль почвообразующих субстратов в детерминировании содержания и вариабельности мышьяка в почвах горной страны.

- Определены основные характерные черты распределения элемента в различных типах почв; показано влияние почвообразовательного процесса на внутрипрофильное перемещение элемента.

- Введено понятие «биогеохимического поведения» элемента, как сочетание картин внутрипочвенного распределения его подвижной и валовой форм.

Практическая значимость. Сведения о педохимии мышьяка будут в дальнейшем применены при биогеохимическом районировании территории. Поскольку мышьяк является концентратором и индикатором золота (Баранова, Полынский, 1995; Кравцова, 1997), информация о его содержании в почвах, породах, растениях и природных водах может быть использована при поиске золотоносных месторождений биогеохимическим методом. Выработанные нормативы по содержанию и поведению мышьяка в педосфере важны при решении задач фонового геохимического мониторинга и позволят в будущем проводить регулирование качества среды, осуществляя контроль и прогноз уровня концентрации мышьяка в педосфере и биоте. Некоторые из установленных закономерностей поведения элемента в системе почва-водарастение в будущем помогут оценить степень антропогенного воздействия на природные ландшафты Алтая.

Личное участие автора. Автор диссертации принимала непосредственное участие в полевых работах, пробоподготовке, общем анализе почв, определении мышьяка, интерпретации полученного материала.

Работа выполнена в рамках тематических проектов лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, грантов РФФИ: № 99-05-96017, № 00-05-79082, № 99-05-96017, № 98-05-03164, № 00-05-79097, № 98-05-03164, грантов РГНФ № 02-06-18009е, № 02-06-18006е, 05-06-18001е, 05-06-18015е; интеграционных проектов СО РАН №33, 167 и 65.

Апробация. Основные положения работы были сообщены и обсуждены: на II, III, IV Конференциях молодых ученых (ИВЭП СО РАН, февраль, 2002, 2003, 2004 гг.); на IX Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002» (МГУ, апрель, 2002 г.); на 6-й Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущинский научный центр РАН, 20-24 мая 2002 г.); на II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинский государственный университет, 16-18 октября 2002 г.); на VII Докучаевских молодежных чтениях (СпбГУ, 1-7 марта, 2004 г).

Публикации.

По результатам исследований было опубликовано 20 работ, в том числе 4 журнальные статьи.

Объем и структура работы.

Диссертация выполнена на 160 листах и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 120 наименований, приложения. Содержит 27 таблиц и 19 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Бабошкина, Светлана Вадимовна

Выводы

1. Содержание мышьяка в почвах Алтая значительно выше кларка и современных российских ОДК, существенно варьирует и составляет в среднем 17 мг/кг, что позволяет выделить изучаемую территорию, как биогеохимическую провинцию с высоким валовым содержанием мышьяка в почве.

4. Ориентировочно допустимой концентрацией валового мышьяка для пахотных горизонтов алтайских черноземов можно считать 30 мг/кг.

5. Валовое содержание мышьяка в педосфере Алтая определяется петрографической принадлежностью и минералогическим составом почвообразующей породы и снижается от почв, формирующихся на элювиально-делювиальных суглинисто-щебнистых субстратах, к песчаным почвам озерных котловин, речных долин, флювиогляциальных отложений. Абсолютное количество мышьяка в почве практически не зависит от типа почвообразования. Пространственное распределение элемента в педосфере осложнено влиянием полиметаллических и ртутных месторождений.

6. Внутрипрофильное поведение мышьяка почти не зависит от валового количества элемента в почве, а обусловлено химией элемента и ведущим почвообразовательным процессом (современным или реликтовым), который определяет степень подвижности и интенсивность потребления мышьяка живыми организмами. Характер внутрипрофильного распределения мышьяка в горно-тундровых и горно-луговых почвах Алтая, как правило, является типично регрессивным. В горно-лесных подзолистых почвах распределение мышьяка происходит с двумя максимумами, биогенное накопление элемента выражено в горно-лесных почвах парковых березовых лесов, в горно-лесных черноземовидных почвах мышьяк осаждается на карбонатном геохимическом барьере. Черноземы сухостепных котловин и речных долин Алтая характеризуются аккумулятивным распределением мышьяка, в основном за счет испарительной концентрации элемента. Основные черты внутрипрофильного распределения мышьяка в подтипах каштановых почв сформировались во время гидроморфной стадии развития почвенного покрова Чуйской и Курайской котловин.

8. Несмотря на биогеохимическую особенность — относительно высокое валовое содержание мышьяка в почвах Алтая, его содержание в других объектах окружающей среды (воде, растениях) значительно ниже российских ОДК и мировых данных, а в случае естественно высокого валового содержания мышьяка в природных ландшафтах Алтая степень подвижности элемента не увеличивается, его внутрипрофильное поведение остается характерным для данного типа почв. Все это свидетельствует об экологическом благополучии рассматриваемого региона по содержанию и поведению мышьяка в компонентах окружающей среды. Однако, биогеохимическую ситуацию на предгорных участках, подверженных техногенному воздействию - хвостохранилищах, золоторудном предприятии нельзя назвать экологически благополучной.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бабошкина, Светлана Вадимовна, Новосибирск

1. Ориентировочно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Гигиенические нормативы 2.1.7.020-94. М., Госкомсанэпиднадзор России. 1995.

2. Агроклиматический справочник по Горно-Алтайской автономной области. JI., Гидрометеоиздат, 1982.

3. Айвазян А.Д. Геохимия степных ландшафтов /А.Д. Айвазян, Н.С. Касимов// Вестник Моск. Университета. Сер. География. 1979. — №3. С. 117-126.

4. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. /В.А. Алексеенко. — М.: Логос, 2000. 627 с.

5. Адриянова Э. А. Микроэлементы в почвах СССР. /Э. А. Адриянова, В.В. Ковальский. М.: Наука. - 1970. - 180 с.

6. Баранова Н.Н. О содержаниях и формах нахождения Au, As, Fe, Sb в минералообразующих растворах золото-сульфидно-теллуридных месторождений /Н.Н. Баранова, А.Б. Полынский// Геохимия. 1995. - №12. -С. 1706-1799.

7. Белостоцкий И. И. О некоторых общих вопросах геологии Горного Алтая. /И.И. Белостоцкий// В кн. «Материалы по региональной геологии». 1956. - С. 27-45.

8. Бокрис Дж. Химия окружающей среды / Пер. с англ. Под ред A.JI. Цыганкова. М.: Химия, 1982 г. 672 с.

9. Бортникова С.Б. Геохимия и минералогия техногенных месторождений Салаирского ГОКа /С.Б. Бортникова, А.А. Айриянц// Геохимия. 1996. -№2.-С. 171-185.

10. Ведина О.А. Мышьяк в подзолистых и дерново-подзолистых почвах Европейской части СССР /О.А. Ведина, А.И. Обухов. Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы: Мат. 2-й всесоюзн. конф. М.: 1988. -С. 65-68.

11. Вильяме В.Р. Почвоведение. /В.Р. Вильяме. М.: «Сельхозгиз». 1946. — 456 с. Н.Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов впочвах. /А.П. Виноградов. М.: Изд-во АН СССР. - 1957. - 234 с.

12. Виноградов А.П. Мышьяк в почвах СССР /А.П. Виноградов// Почвоведение. 1948. -№1. - С.33-38.

13. Вылев В.Т. Соединения мышьяка в почвах Болгарии /В.Т. Вылев, Е.К. Велчева, Е.А. Кулева, И.И. Кулев// Агрохимия. 1993. - №5. - С. 60-65.

14. Гамаюрова B.C. Мышьяк в экологии и биологии. /B.C. Гамаюрова. М.: Наука, 1993.-208 с.

15. Геохимия окружающей среды./ Под ред. Ю.Е. Сает, П.А. Ревич. М., Недра, 1990.

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

17. Глазовская М.А. Геохимия ландшафтов и поиски полезных ископаемых на Южном Урале. / М.А. Глазовская, А.А. Макунина, И.А. Павленко. М. -1961.-С. 59.

18. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. /М.А. Глазовская. М.: Высшая школа, 1981.- 400 с.

19. Гончарова О.Ю. Особенности гумусного состояния криоаридных почв Алтая /О.Ю. Гончарова, А.С. Владыченский// Вестник МГУ. 2001. -Серия 17 Почвоведение. №4. - С. 13-17.

20. Граковский В.Г. Оценка загрязнения почв Челябинской области тяжелыми металлами и мышьяком /В.Г. Граковский, А.С. Фрид// Почвоведение. -1997. №1. - С.88-95.

21. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. /Е.А. Дмитриев. М.: Изд-во МГУ. - 1995. - 320 с.

22. Дмитриев Е.А. Теоретические и методологические проблемы почвоведения. /Е.А. Дмитриев.- М.: ГЕОС. 2001. - 374 с.

23. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. /В.В. Добровольский. М.: Мысль. 1983. - 272 с.

24. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. /В.В. Добровольский. М.: Высшая школа, 1998. -413 с.

25. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и техногенных системах. /П.В. Елпатьевский. М. — 1993. 73 с.

26. ЗО.Зырин Н.Г. Ртуть и мышьяк в некоторых почвах Закарпатской провинции западной буроземно-лесной области /Н.Г. Зырин, JI.K. Садовникова// Вестник МГУ, серия 17 Почвоведение, 1988, №4, С. 28-33.

27. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Справочник. Книга 3. Редкие р-элементы /Под ред. Э.К.Буренкова. М.: Недра, 1996. - 352 с.

28. Ильин В.Б. Биогенная и техногенная аккумуляция химических элементов в почвах /В.Б. Ильин// Почвоведение. 1988. -№7. - С.124-132.

29. Ильин В.Б. Мышьяк в огородных почвах городов Кузбасса /В.Б. Ильин// Агрохимия. 1994. - №4. - С. 82-85.

30. Ильин В.Б. Фоновое содержание мышьяка в почвах Западной Сибири /В.Б. Ильин// Агрохимия. 1992. - №6.

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

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

33. Карманов И.И. Почвы черноземной зоны засушливой и луговой степи предгорных равнин, предгорий и низкогорий Алтая. /И.И. Карманов. В кн. Почвы Алтайского края. М.: Изд-во АН СССР. - 1959. - 187 с.

34. Карпова Е.А. Мышьяк в почвах Сихоте-алинского биосферного заповедника. /Е.А. Карпова. Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: МГУ, 1986.

35. Карпова Е.А. Поглощение мышьяка почвами и минералами. /Е.А. Карпова, Г.В. Мотузова, Н.Г. Зырин. М.: Тр. ин-та эксперим. метеорол., 1987. С.48-56.

36. Карпова Е.А. Мышьяк в почвах и растениях. /Е.А. Карпова, Ю.А. Потатуева В кн.: Химизация сельского хозяйства. М. - 1991.

37. Ключников Ю.С. Важнейшие черты климата Алтая в погодах. /Ю.С. Ключников. В кн.: Вопросы комплексной климатологии. М.: Изд-во АН СССР.- 1963.- 157 с.

38. Ковалев Р.В. Общая характеристика почвенного покрова Западной Сибири. /Р.В. Ковалев, С.С. Трофимов. В кн.: Агрохимическая характеристика почвенного покрова СССР. М.: Наука. - 1968.

39. Ковалевский A.JI. Биогеохимия растений /А.Л. Ковалевский. Новосибирск: Наука.- 1991.-293 с.

40. Ковальский В.В. Геохимическая экология. /В.В. Ковальский. — М.: Наука, 1974.-298 с.

41. Ковальский В.В. Микроэлементы в СССР. /В.В. Ковальский, А.Ф. Ноллендорф А.Ф. М.: Наука. -1982. С.3-41.

42. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. /В.А. Ковда. В кн.: Труды биогеохимической лаборатории. М.: Наука, 1990. -263 с.

43. Кравцова Р.Г. Геохимическая зональность и особенности распределения основных элементов-индикаторов золото-сереброносных гидотермальных систем. /Р.Г. Кравцова// Геохимия. 1997 - №2. - С.202-210.

44. Крылов А.Г. Типы кедровых и лиственничных лесов Горного Алтая. /А.Г. Крылов, С.П. Речан. М.: Наука. 1968.

45. Кузнецов В.А. Тектоническое районирование и основные черты эндогенной металлогении Горного Алтая. /В.А. Кузнецов В кн.: Вопросы геологии и металлогении Горного Алтая. Новосибирск. 1963.

46. Лакин Г.Ф. Биометрия. /Лакин Г.Ф. М.: Высш. школа. - 1980. - 293с.

47. Мальгин М.А. Биогеохимия элементов в Горном Алтае. /М.А. Мальгин. Новосибирск. Наука. 1978. - 272 с.

48. Мальгин М.А. Мышьяк в почвах юга Западной Сибири. /М.А Мальгин., А.В. Пузанов // Сиб. экол. журн. 1996. - №2. - С. 199-210.

49. Мальгин М.А. Тяжелые металлы и мышьяк в дикорастущих лекарственных растениях Алтая /М.А. Мальгин, А.В. Пузанов, О.А. Ельчининова// Сиб. биол. журн. 1993. - №2 - С.52-58.

50. Мальгин М.А. Мышьяк в почвах долины р. Катуни и над месторождениями ртути. /М.А. Мальгин, А.В. Пузанов, О.А. Ельчининова О.А.// Сиб. биол. журн. 1993.-№2.-С. 51-58.

51. Манн А.У. Химия окружающей среды. /А.У. Манн. М.: Химия. 1982. - С. 289.

52. Марусенко Я.И. Гидрография Западной Сибири. / Я.И.Марусенко, А.А. Земцов //т. 1 Общая характеристика вод. Томск. 1961. 137 с.

53. Микроэлементы в ландшафтах Советского Союза. /Под ред. М.А. Глазовской. Изд-во МГУ, 1969. 259 с.

54. Мотузова Г.В Микроэлементы в системе почва-растение в Сихотэ-алинском заповеднике. //Г.В. Мотузова, Н.Г. Зырин, А.П. Утенкова. Юбилейная сессия, посвященная 50-летию Сихотэ-алинского биосферного заповедника. Владивосток, 1985. С. 43-49.

55. Мотузова Г.В. Мышьяк в почвах. / Г.В. Мотузова// Агрохимия. 1981. -№1. - С. 148-154.

56. Мотузова Г.В. Мышьяк в почвах Северного Кавказа. / Г.В.Мотузова, В.В. Толочко- В кн.: Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах. М.: МГУ, 1983. С. 55-62.

57. Мотузова Г.В Поглощение мышьяка почвами. Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. /Г.В.Мотузова, Е.А. Карпова, Н.Г. Зырин. Труды ИЭМ. Вып. 14. 1987. - 129 с.

58. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах. /Г.В. Мотузова. М.: Эдиториал УРСС, 1999. 168 с.

59. Нехорошев В.П. Геология Алтая. /В.П. Нехорошев. М., 1958. 287 с. 64.0ниси X. Геохимия мышьяка. /Х.Ониси, Э. Санделл. - В кн.: Геохимияредких элементов. М.: ИЛ. 1959. - С. 68-84. 65.Орлова С.В. Химическое загрязнение почв и их охрана. /С.В.Орлова, Г.В.

60. Мотузова. М.: Агропромиздат, 1991. С. 17-22. 66.Остроумов Б.В. К характеристике черноземно-луговых почв долины реки Маймы. /Б.В. Остроумов// Почвоведение. - 1956. - №6. - С. 28-32.

61. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. /А.И Перельман, Н.С. Касимов М.: Астрея-2000, 1999. 763 с.

62. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. /А.И. Перельман М.: Высш. школа, 1975.-342 с.

63. Петров Б.В. Почвы Алтайско-Саянской области. /Б.В. Петров. Тр. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. Т. 35. М.: Изд-во АН СССР, 1952. -С. 46-49.

64. Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосферы. /Ю.Г. Покатилов М.: 1993. 273 с.

65. Почвоведение. /Под. ред. И.С. Кауричева. М.: Агропромиздат, 1989. — 719 с.

66. Почвы Горно-Алтайской автономной области. /Под. ред. Р.В. Ковалева. -Новосибирск: Наука, 1973. 352 с.

67. Ровинский Ф.Я. Мониторинг фонового загрязнения природной среды. /Ф.Я. Ровинский, Л.В. Бурцева, В.А. Петрухин. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. -Вып. 1.-С. 14-35.

68. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. /А.А. Роде. Л.: Гидрометеорологическое издательство Т.1. 1965, 663 с.

69. Савенко А.В. Экспериментальное моделирование соосаждения оксаанионов с гидроксидами железа в подводных гидротермальных системах /А.В. Савенко// Геохимия. №3. - 1999. - С. 239.

70. Фортескью Д. Геохимия окружающей среды. /Д. Фортескью Пер. с англ. М.: Мысль, 1992.-327 с.

71. Фосфоритность древних отложений Алтае-Саянской складчатой области. -Тр. ГосНИИ горно-химического сырья, вып. 12. М. — 1968. С. 44-51.

72. Хмелев В. А. Лёссовые черноземы Западной Сибири. /В. А. Хмелев. -Новисибирск: Наука. 1989.-201 с.

73. Цингистер В.А. Определение валентных форм мышьяка в почвах. Метод извлечения из почв активного мышьяка. /В.А Цингистер Тр. ин-та. эксперим. метеорологии Госком. Гидрометеоиздат. 1991. - №20. - С. 160166.

74. Чернов Г.А. Рельеф Алтае-Саянской горной области. /Г.А. Чернов. -Новосибирск, 1988. 218 с.

75. Щукина Е.Н. Древняя кора выветривания в Алтайском крае и ее значение для определения возраста и генезиса рельефа. /Е.Н. Щукина В кн. «Кора выветривания», вып. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 56-89.

76. Эмсли Дж. Элементы. /Дж. Эмсли. М.: «Наука», 1988. С. 127-128.

77. Фондовые материалы: Распределение радионуклидов и тяжелых металлов в почвах, растениях и пищевых продуктах Горного Алтая/ Отчет временного научного коллектива ОИГГиМ СО РАН и ИВЭП СО РАН. 1992. 196 с.

78. Arshad М., Frankenberger W. Effect of soil properties and trace elements on ethylene production in soils // Soil. Sci. Soc. Amer. J. 1991. - №5 -P.377-386.

79. Barcelo J., Bech J., Poschenrieder C. Arsenic and heavy metal contamination of soil and vegetation around a copper mine innorthern Peru. //The Science of the Total Environment/ Elsevier. 1997. - №29. - P. (Эмсли, 1988)-91.

80. Boyle D.R. Anomalous arsenic concentrations in groundwaters of an Island community. //Environmental Geochemistry and Health.-1998.-№20.—P. 199-212.

81. Copper C.M., Gillespie W.B. Arsenic and Mercury concentration in maior landscape components of an intensively cultivated watershed. //Environmental Pollution / Elsevier. 2001. - Т. 111№1. - C. 67-74

82. Chalmers A. Geochemical processes affecting the solubility of selenium an arsenic in ground water, Tulare Basin. //Amer. Soil. Sci. — 1997. №4. — P. 377.

83. Goessler W., Francesconi K. Arsenic species in an arsenic gyperaccumulation fern, pityrogramma calomelanos. a potential phytoremediator of arsenic contaminated soils. //The Science of the Total Environment. Elsevier, 2002 — T. 284.-№ 1-3.-C. 27-35.

84. Gough L.P, Crock J.G., Day W.C., Vohden J. Biogeochemistry of Arsenic and Cadmium, Fortymile River Watershed, East-Central Alaska. Geologic Studies in Alaska by the U.S. //Geological Survey. - 1999. - P. 48-62.

85. Greaves J.E. The Arsenic Content of Soils. //Soil Science. 1934. Vol. 38. - №5. -P. 355-362.

86. Delaune R.D., Carbonell A.A., Aarabi M.A., Gambrell R.P. Arsenic in wetland vegetation: availability, phitotoxicity and effects on plant grouth and nutrition. //The Science of the Total Environment. Elsevier, 1998. T. 217. №3. С. 189-199.

87. Deschenes L., Balasoiu C.F., Zagury G.J. Partition and speciation of chromium, copper and arsenic in contaminated soils. /The Science of the Total Environment. Elsevier, 2001. -№3. P.239-255.

88. Detlef M. Naturschutzgebiete in der Grobstadt /Kaumplanung, 1992. № 57, P. 73-81.

89. Harvey C. F. Swartz С. H., Badruzzaman A. B. Arsenic mobility and groundwater extraction in Bangladesh //Science / American Association for Advancement of Science 2002.-T.298, № 5598. - C. 1602-1696.

90. Jao S., Burau R.G. A numerical model for predicting the fate of arsenicals incorporated into soil. //Amer. Soc. Agron. Annu., 1992. P. 237.

91. Jackson B.P., Miller W.P. Effectiveness of phosphate and hydroxide for desorption of arsenic and selenium species from iron oxides. //S.S.S.Am.J. -2000. Vol.64. P. 1616-1622.

92. Gaus I., Kinniburgh D.G., Talbot J.C. Geostatistical analysis of arsenic concentration in groundwater in Bangladesh using disjunctive kriging.// Environmental Geology /Springer Berlin. 2003. T.44 № 8 - C. 939-948.

93. Kabata-Pendias A., Adriano D.C. Soil amendments and environmental quality. //Lewis publishers, 1995. 167 p.

94. Kabata-Pendias A. Ecological consequences of As, Cd, Hg and Pb enrichment in European soil. // in: Global Perspectives on Lead, Mercury and Cadmium Cycling. SCOPE. Published by Wiley Eastern Ltd., 1994. P. 117-129.

95. Karen Breslin. Removing arsenic from drinking water //Enviroment Healh Perspectives V. 106, №11, 1998.

96. Karim M.M. Arsenic in groundwater and health problems in Bangladesh // Water Research /Pergamon. 2000. - T.34 №1. - C. 304-310.

97. Knecht, K., Keller, Т., Desaules, A. Arsenic in Buden der Schweiz. Schriftenr. FAL, Ed. Inst. Umweltschutz und Landwirtschaft. Bern, 1999. 37p.

98. Liul F., Cristofaro A.De, Violante A. Effect of pH, phosphate and oxalate on the adsorption/desorption of arsenate on/from goethte. // Soil Science, 2001. Vol. 166, №3.-P. 1145-1159.

99. Manninen K.G, Pantsar-Kallio M. Specification of mobile arsenic in soil samples as a function of pH //The Science of the Total Environment. Elsevier, 1997. -№206 P. 190-200.

100. Meharg A., Mazibur R. Arsenic contamination of Bangladesh paddy soil// Environmental Science and Technology /Proquest Academic. 2003 - T.37, №2. - C.229.

101. Miller G.P., Norman D.I. Comment on arsenic species separation using ion exchange //Water Research. 2000. T.34 - №4, P. 1397-1400.

102. Milne G. Some suggested units of classification and mapping, particularly for East African soils //Soil Res. 1935. V. 4. №3 P. 183-189.

103. Mirchalke В., Raessler M., Kettrup A. Long-term monitoring of arsenic and selenium species in contaminated groundwaters. The Science of the Total Environment. Elsevier, 2000. T.258. - №3.

104. Shacklette H.T. Erdman J.A., Harms Th.F. Toxicity of hearvy metals in the environment// ed. F. W. oehme. N.Y.: Dekker, 1978. Pt. 1. P. 25-68.

105. Olsen B.M, Adriano D.C. Arsenic availability in soil with time under saturated and subsaturated conditions. //S.S.S.Am.J. 1997 - vol.61 - №3. - P. 1324-1346.

106. Peria Frank J. Phosphate-induce release of arsenic from soil contaminated with lead arsenate //Soil. Sci. Soc. Amer. J. 1991. - №5 - P. 1301-1306.

107. Pfeiffer W.C., Magalhaes V.F., Carvalho C.E.V. Arsenic contamination and dispersion in the Engenho inlet, Sepetiba bay, Brasil //Water, Air, and Soil Pollution/ КАР. 2001. - Т. 129 № 1/4. - С. 83-90.

108. Pongratz R. Arsenic specification in environmental samples of contaminated soils. //The Science of the Total Environment Elsevier. 1998. -№ 11. P. 131.

109. Rochette E.A., Li G.C., Fendorf S.E. Stability of arsenate minerals in soil under biotically Generated Reducing Conditions. //S.S.S.Am.J. 1998. - vol. 62. — P.1530-1537.

110. Smith E. Naidu R., Alstom A.M. Chemistry of arsenic in soils. Sorption of arsenate and arsenite by four Australian soils //Soil Environ. Qual. 1999. - №6. -P. 1797-1726.

111. Tori L.V., Amacher M.C. Survey of the total arsenic content in soils in Louisiana// Commun. Soil Science. 1993. № 17-18. - P. 2321 -2322.

112. Walsh L. M., Keeney D.R. // Arsenical pesticides / Ed. E.A. Woolson. Wash. Amer. Chem. Soc., 1975. P. 35-55.

113. Woolson E.A. // Arsenical pesticides / Ed. E.A. Woolson. Wash. Amer. Chem. Soc., 1975. P. 97-107.

114. Yokota H., Tanabe K., Sezaki M., Akiyoshi Y. Arsenic contamination of ground and pond water and water purification system using pond water in Bangladesh//Engineering Geology/2001. T. 60 №1-4.-C. 323-331.

Информация о работе

Бабошкина, Светлана Вадимовна
кандидата биологических наук
Новосибирск, 2005
ВАК 03.00.16

Диссертация

Мышьяк в компонентах окружающей среды Алтая - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно