Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МЫШЬЯК В ПОЧВАХ СИХОТЭ-АЛИНСКОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "МЫШЬЯК В ПОЧВАХ СИХОТЭ-АЛИНСКОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА"

-¿65-/S

КХШДОКВ OIBHU XBWHA, 01ДЙЦ огашьсюй РКВСШШИ.отаШ ОТХОЮГО КРАГЯЮГО Ш1ЫВМ ГОСЩНЯВВЫЙЙ УНИВЕКЗГГН ям.Н.В. ЛИЮВОООМ

Фвжулм« гочвоввщмпиг

На правше руяошк«

V

КДРШЗД ijeea Авакюода

Ш 631.416 .

ШЯЯК В ШЧВАХ СЙЮТЭ-АЛЖЮГО №Х»ВВОГО аиювдшши.

Спвцважьнооть 06.01.03 - иочвоведенмв

А В Т О Р ВiE PAT дмооертшик н* оовскакяе risset огеишш кандидата Люлогшчвсмк наук

Москва - 1Э66

Работа выполнена ш кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государств ещого >ьитерситета

дм. Ы.ВЛомшоСова НаучшИ руководитель - доктор биологических наук ,врофеооор Н.Г.Зырнв

Официальные оппоненты - доктор географячеокшс наук,

профессор В. Б Добровольский

каедчцат биологических наук .старший научный сотрудник В .А .Большаков

Ведущее /чревдедие - Институт почвоведения я фотосинтеза АН СССР ( Дущиао)

■ Защита состоится /V 1932_х>. в . часов в

аудитории А-2 на заседания специализированного совета по вочвоведенво К 053*05.16 в ЦСУ им. .Ломоносова на факультете почвоведения.'

Адрес : ПЬ&гЭ,Москва Д енишжие горы,МУ ,ф-т почвоведения С диссертацией можно озшкоьмгься в 0и5лиотеке факультета почвоведения»

Автореферат разослав У? гЛ^^ГА 158 7 г. Приглашаем Вас принять участие в обсуадешщ диссертации на заседании спгдиалиэированвого Учоного оовата по почвоведению в ЖУ шш пряолать огэнгч на автореферат в 2-х эк~ эедадярах, заверенные печатью,до адресу: 1198% 1Ш,МоокваДе-■ ганские горы,МЕУ,$акулмет п очвовед енияученый совет.

Ученый секретарь . специализированного совета И.П.БаОьева

Актуальность таки.Негатавяоа антропогенное загрязнение окружа-лщей среды /Ос/ проявляется не только на региональном, во а на оОщеюганетарном уровне в может носить необратимый характер,Регулирование качества 00 невозможно без оценки ее современного состояния в естественных природных ландшафтах »Получение таких сведений на основе системы наблюдений • опенки а прогноза состояния природные объектов составляет глазную, задачу Гж бального мониторинга ОС .К чес*» приоритетна* загрязняющих бяосфецу веществ .содержание которых в почве в сопредельных средах подлежат конт^^ло в пернув очередь,относится мвдьях.В классификации химических веществ по степени опасности для живых организмов «тот элемент виделея а класс высоко опасных..

Изучение состояния мышьяка в почвах йиосферкых заповедников, э: числу которьс относится Скхотэ-АлняскиЙ задов едник^я&чяется составной чаегьв фонового мониторинга,Шзнание закономерностей взаимодействия мышьяка с почвами, иштаотя загрязнения почв ер-сенатами на модельнгт опытах необходимы для прогноза поведения шипьяха в естественных: почвенных условиях. Цель работы состоит в изучении химического состояния мышьяка в почвах Сихотэ-Алинского заповедника,в выявлении закономерно«ей поглощения арсенатов г" раствора почвами и их компонентами я в использовании полученных данных для фояового мониторинга. Задачи исследования;а/изтчение геохимии региона т состояния мышьяка в почвах на основе распределения влеыента - горгых породах, почвах, при родных во дох, растениях, атмосфергьк.осадках;б/про-ведшже паспортизации почв заповедника по содержали» шрыпеа в верхних горизонтах {в/вкявлени в особенностей ландшфтпо-геохшда-чеекого И внутрипочвенного распределения шотяка и его соединений^/определение еотшцир кьной буферюй способности почв по от-

ношению к арсенат-иову я ее зависимости от свойств почв;д/изу-чение эаиономещост ей поглощения арсеват-ионов раствора почвами г ях компонентами,а также последугиего извлечения соединений элемента солевым раствором из наснаекшге ьрсенатоы натрия препаратов минералов я почв; е/ьнра<Зотка рекомевдапий со проведении фонового почвенного мониторинга г отношеяг . мышьяка. Научная новизна работа. аЛЗаервыв изучено состояние мышьяка в почвах Сихотэ-Алилского заповедника, внятигены особенности биогеохв-кии элемента в исследуемом регионе.б/Определена потенциальная Йуфе1ная способность почв во отношению к арседат-иону я ее зависимость от свойств почв .в/Устаповдены закономерности поглощения арсенатов почвами я компонентами в зависимости от их свойств я кислотно-основных условий насыщения.г/Разработана программа фонового мониторинга почв для контроля: за'состоянием загрязняющих веществ.

Практическая значимость .Результата работы будут использованы при контроле и прогнозе состояния мышьяка в почвах естественных и антропогенных ландшафтов.

Апробация.Материалы дмссергают были доложены на 5ой конференции шлодьк у~»ши ф-iá почвоведения ЮТ" Д1осква, 19 82/, Всесоюзной совещании "Миграция загряэшшцта: веществ в почвах исопг кельпък средаг "/г .Обнинск,1983/,Всесоюзно* конференция "Методы анализа объектов окрулвюцеб среда"/Москва, 33cJ/,Всееовэной конференция Ховремекнке метода исследования почв"Д1осква,19йЗ/Домокосозс-кис чтениях Atocj&a, 1985/, УП°М Всесоюзном съезде почвоведов /г.Тшкент, 1965/.

Публикации.По теме диссертации опубликовано С/ работ, S сданы в печать, _

. ГЛАВА 1.ГШШ.Ш И ПЕДОШ.МЯ ЫЬШЬЯКА /обзор литературы/.

Изложены химия,геохимия в педохишя элемента.Приводятся сведения об основных соединениях мышьяка в породах,шнералах, потаят в природных: воде/ .диаграммы устойчивости его соединений^ зависимости- от рН и ЕЬ .данные о поглощении арсенатов почвами в минералами^ миграционной способности элемента.

шм п.пшодшвтсяови.

Приводятся сведения о географическом положении Сгялть-Алино-кого заповедника,о геологическом строении региона,его гидрографии ,растительном покрове,рельефе,климате.

ГЛАВ/ 1 .ГОЧШ атаТЭ-АШЕЮТО ЗАГОВВДША..

Изложено состояние номенклатурной и классификационной проблем почв Приморья .На территория заповедника на уровне типа ш выделяем следуадие почвы: тадбуры /бу ро-таежяне/,подзолистые,бу-рыв горно-лесняе /йуроэемц/,дертовые аллювиальные и тедао цветные лесные.Последние не имеют строгого классификационного определения .Так называют почвы широколиственных лесов,гчашой особенностью которых являйся наличие сильно гумуслрованного тедаоок-рашенного профиля /Ро эанов, 1374/ .Ранее подобные почвы не <5или, описаны в Сшготэ-Ллннскоы заповеднике.

Почвенный покров территории - сложный г многокомпонентный. Общие закономерности почвообразования данного региона определяются вертикальной поясностью,обусловливающей широкий набор ланд-шафтов.В верснеи поясе гор /800-1400 м/ распросг ранены подбуры л подзолистые почвы.В среднем поясе гор /400-800 м/ -реимуществен-ное распространение получили переходные медду подбурами и буро-зеиама почвы,фрагментарное - подбурм,подзолистые в бурые горго-лескые почвн.В пилнеы поясе гор /200-600 м/ развиты бурые гоеко-леснне, ^ том числе оподзоленные и грубогумусовне почвы.На при-

брвшых холыах вкеггг распространение темноцветные лесные почвы. В долинах рек формируются пойменные почвы,сре^д которых наиболее распространены дерноше аллювиальные .Некоторые химически е - характеристики типичных представителей почв заповедника приведены в табл.I.Почвы легко- з ореднесутликистыд. -

ШВА. 1У.ПРИНЦИПЫ РЕГУОПШШХ ИССШОВАНИЙ,ЭБЬЕКГЫ ■ ИЗПШ1Я.

При взятии индивидуалышх проб почв,горных я сочвообразую-щих - пород, растений, ври родюи под для выявления почвенно-геогв-мвческого распределения (яшьяка и пуяей его миграции использовались ключевые участки .которые служат еталонкыш лаЕдшафтннмп территориями региона.Всего било заложено 13 ключевых участков о ЗЭе иочвенно-геохпшчесюши профилями .Обще е число почвенных разрезов на ключевых участках - 72Для составления карты-схемы содержаний мышьяка в верхних горизонтах вочв заповедника,кроме того взяты смешанные пробы точв.калдая из которых готовилась из 25-30 индивидуальны:! .собранных на площади 400-500 С глубины 0-5 см.На территории запове^шка было отобрано 35 смешанных проб.

Г2АЕГ Т. МЕТОДЫ КССШ10ВШЯ.

Химические характерно тики почв определялись:гуыуо - ло Тюрв-. ну; рВц^}- потенцэометричесгаз;несилякагное яелезо - по Меру- . Джексону; гморфное железо - по Там|у;ЕШ - по Бабко-Аскивази; удельная поверхность почв я минералов - по низвдтемпературпой адсорбции /Арлнушкина,197Э,Вад1Иияа,Кортагша,1973/Для типичных представителей почв заповедника определены валовой я механический состав.

Шпьяк определяли атошо-абсорбодоншдл методом на спектрофотометре фирмы Шркин-Элмер »хдель 2380 с использованием гвдрид-

Таблица I;

Химические свойства тшагала еочв Сихота-Аотнекого заповедника.

почва »горизонт мг-экв/юог Потерт пгя пропал.,¡6 5 на с t«t *й°3

I, Под бур /р. 10-82/

А]- / 6-И см/ 3,55 87,29 30,44 54,17 14,70

¿2*2/14-23 см/ 3,78 60,37 16,27 5t),98 18,85

В /23-5в сч/ .21 €3,73 16,79 50,96 24,55

ВС /Е6-70 W / 53 50,93 '7,99 еэ,оз 22,85

2.Яодэогшогая/р. 5-79/

JLj / 6-И о«/ 4,00 14,08 ; 10,64 69,64 12, ЗЕ

В /11-28 ом/ 4,55 18,90 7,92 63,16 23,89

ВС /28-62 см/ 4,80 7,40 4,72 67,79 21,85

3 .Бурая г-я ойид зо-

ленная /р.7-В0/

ij / 6-9 4,20 н.о 42 ,'92: 41, И 12,15

ajaj/ 9-II ом/ 4,20 в.о 13,23 63,15 ,18,15

В /11-15 см/ 4,50 Н.о 21,51 52,12 22,30.

ВО /15-32 с«/ 4,60 н.о 14,28 57,60 21,53

4. Темвопветяая л го-

лая /р.33-82/

Aj / 2-Ю сц/ 6,79 47,75 13,80 49,35, 25,95

ajbJ/i&~42 с! ' 5,36 43,15 17,36 46,49 26,68

AjBg/^2-55 см/ 5,57 30,31 15,99 45,18 27,13

б .Бурая г-л /р.16-79/

Aj/ 0-4 См/ 5,62 52,22 15,51 51,77 25,50

АВ / 4-7 См/ 5,40 26,46 32,93 58,51 22,90

В / 7-25 см/ 5,29 37,64 Ю.86 58,07 24,40

ВС /25-60 см/ 5.35 20г24 8,47 61,03, 23,00

о.м. - сухая теса

ной приставки МК$-20 .Источником излучения служвда лампа о полны катод ом .Восстановитель - О, раствор Л/а * Ну в 0,555 растворе //вОН.

Было изучено влияние температуры етомязалли »времени взаимодействия пробы с восстановителем, объема анализируемой пробы, концентрации восстановителя, а также влияние кис "от я матрицы на результаты определения мышьяка.Выбраны оптимальные условия проведения анализа.Цроведена метрологическая опенка кетода.

Общее содераанве мышьяка в тчвах,горынх,почвообразугацнх породах и растениях определяли после кислотного разложения проб /Н^О^ Конц>+ Н!/03 вднц/." Природные воды анализировали без предварительного кошен грировавия .Подвижные соединения мышьяка определяли в вытяжках 0,2н.Ш1 при отношении точвь; раствор-I: Ю.

Групповой состав арсенатов в основных* типах почв заповедника исследовали по методу фракционирования фосфатов ГинсбуртчЛебе-девоК.

При определении потенциальной буферной способности почв по отношению к грсенат-иону /Ш"^ за основу был взят метод определения ПЕС^/фос?атов/ почв Тай та а Беккета /1964/ .Определяла разновес-ую .лнцентралию арсенатов после взаимодействия почв с растворам.® 0,02н. И31,содеряашимй переменные конпентрат'га элемента /0-250 мкг/л/.Отношение почва:раствор - 1:10.Строили за-весш-гость в коощянатах равновесна/, концентрация мышьяка /коль/д/ - количество поглощенного шш отданного тверкой. фазой почвы элемента /моль/ЮОг почв к/По графику находили показатели фактора интенсивкоаги и фактора емкости Дй/.Первый от-

вечает содержанию элемента в почвенном растворе.второй характеризует запас его соединений,который »то содержание определяет .ПЬС^« .

А ¿г

Об^лсгама для опито в по наевденто ггсчв и р^нералов мышьяком

служили очищенные диализом елеотнэ Фракции бентонита,каолинита, гедроцусковита.гвдроксвд железа л свежеприготовленный гцдроксцд алвмпяия, верхние горизонты красно зека, черяоз ема л дерново-подзолистой почвы Все почвы предварительно переведены в монотонную Са-форму .Навески минералов и почв насыпались 0,005 М раствором арсената натрия щи pH« 4,5 в 8,а,Полнота насыщения считалась достигнутой при равенстве значений pH насшцавдего ра /вора л фильтрата.

Вытеснение мышьяка из н&свденаых арсенатом натрия препаратов шшерало!; я почв проводилось поеледозатедьной обработкой ß-ным раствором ä Оч в двух вариантах опытов: l/сразу после получения насыщенны* препаратов;2/после двухмесячного старения препаратов /один месяц при -t «го^С м один - при -6 * -5°С/.

Насыщенные .-^сенатом натрия минералы исследовали рентгеновским методом с целью обнаружения ирясталлохвшческих изменений я /или/ нового компонента.

ШВА П.КСТОЧШГ' 1ЮСГПИЕНШ ШМВнКА В ПОЧВУ.

Шстудление мышьяка в почвы фоновых территорий осуществляется иэ следующих источников: горные породы;атмосферные выпадения, обусловленные глобальными поступлениям техногенной природы, ветрово« в розней, вбросами вулканов и морскими аэрозолями; растения /опад и отпад/.

Содержание мшьяка в породах региона холебле т от 3,2 мг/кг в липаритах до 30,0 мг/кг в филлитах .Обогащение пс од северной и юго-западной частей заповедника связано о наличием зон распространения полиметаллических ртд.

В атмосферных осадках,собранных нами па территория заповедника, Х(,.¿центрахош мышьяка составляют 0,7-1,5 мкг/л, что соответствует концентрациям элем^чга в осадках фоновых территорий /Ка-

_ е -

чур, 2Э 76,Ро венский и др.,1Э7Э,Лет:руп1а-,19в2/.

Поступление мышьяка в почву о растительным о^адом происходит в результате "перекаливания" длетгекта из кижележадж почвен-Н1сс горизонтов в органы растения и возвращения его на поверхность или после отмирания корней /с отпадом/.

Содержание мышьяка в главных декоэообраэоват^ лях основных лесных форкаиий заповедника - сосне корейской /кедре/ и дубе монгольском составляет еоогяетотввшо 0,53-0,76 мг/яг сухой массы /с.м./ и 0,30-1,00 м?/кг с .к .Максимальные количества элемента обнаружены в торе, листьях,хвое. Егогодно на поверхность почвы поступает с спадом 1,8-2,0 кг/кАшшьяка,а запасы его э под- ' стилках составляют 4-5 кг/км^.

ГЛАВА 7П.СОДЕРЖАНИЕ И СОСТОЯНИЕ !,ШЕЛКА В ГОЧВАХ ЗАШВЕДНИКА. Распределение мызьяка в гу^сово-аш^мулятивных горизонтах всех почв Сихотэ-Алинекого заповедника подчиняется кормагашой функпди с'высоким уровнем значимости /р=0 ■ ЭЗ / .Процессы вызетри- . ванкя и почвообразования приводят к выравниванию содержаний мышьяка в верхних горизонтах лочв,развитых на различно обогащениях элементом породах. Содержание мышьяку в гу «.¡усово-аккуму-лятявкых оризоптах почв заповедника составляет 3,0-16,2 иг/кг. Все почвы исследуемой территории делятся на две группы,;наличия ыеэдзг которыми статистически эначиш: а/бурые горно-лескые, темноцветные лесные .дерновые аллювиальные почвы,а такие бурые горно-лесные грубогумусовне,бурые горно-лесные оподзоленные, подзолистые почвы з подбуры, сформированные на обогащенных мышьяком породах юго-эалаяноЕ части заповедника; б/падбуры,подзолистые,бурые горно-лесные оподзоленные и бурые горю-десные гщбо-гумусовые почвы .Средиее содержание элемента / £ / в почвах пер-

вой груши еоставляет 6,6 мг/кг,коэффициент варьирования /V*/* » 91%, в почвах второй грутш 2 • 4,6 иг/кг, У * Jffi,

По содераанию ^одвижнкх соединений мышьяка почвы заповедника также делятся ва две,но иные груяш: а/дерновые аллювиальные и бурые горно-лесные почвы долин - 0,11 от/кг; б/все остальные почвы с содержанием 0,03 мг/кг.На основе почвенной карты 3,0. Тартульяна и Р.Г.Грачевой и iaprn гориыг порея В.В.Ветренняко-ва нами бша составлена карта-схема содержаний мышьяка в верхних горизонтах почв Ck-.отэ-Алмнского заповедника /рис .1/.Группы почв выделялись о у ¿том валового содержания мышьяка и количества его подвижных соединений /среднее содержание подвижные соединений мышьяка - Jf'/.вццелено три группы,К первой откосятся подбл-и.бурые горно-лесные оподзолешше и грубогумуоовые почвы, подзолистые почвы о 2 — 4,£ мг/кг »¡f • 0,02 мс/кг.Во вторую группу вощла 6ypnie горно-лесные, тешогветные лесные почвы,а такге подбуры,бурые горно-лесные грубогумусовые,бурые горно-лесные о яод золенные я подзолистые почвы,сформированные на обогащенных хмпьяком породах, о ЗЕ - иг/к., X'« 0,02 кг/кг .К третьей группе откосятся бурые горнс^леснне почвы долин я дерновпе аллювиальные почвы с Х- 6,6 мг/кг,!?'» 0,11 мг/кг.

Распределение мышьяка по профилю в большинстве случаев для всех типов почв,кроме темноцветных лесных,носит элювиальный и элювиально-илл: даалышй характер, различия состоят лииь в интенсивности его проявления.В темвопветных лесных почвах чаще встречается монотонное распределение мышьяка.В деряовых аллювиальных почвах выражена еккувдляпия влемента в верхнем горизонте,при самом разнообразном характере распределения в пжелеяащей толще /рис.2/.Во всех почвах отмечается положительная связь мезду содержаниями мышьяка и несиликатного железа /1«0,£2-0,РЗ.р^.Э-

|—| _ почва о обшим содержанием мышьяка 4.(3 кг/кг,

'од ерзали ем его иодвишвк соединений - О,ОЙ мг/кг ■

рт^ - йочвы о общим содержанием мышьяка в .5 мг/кг,

содержанием его подвяншх соединений - 0,02 мг/кг

ЁЗЭ — почвы с общим содержание** мышыпю 6,В мг/га1,.

содержанием его подвижных соединений - 0,11 мг/кг

Рис.1. Карта-схема содержания мышьяка и его подвишни соединений в верхних горизонтах почв Сихотэ-Алинского завов едни-

(г ï

s to 15 S V « S J ff «

-наиболее часто встечадрйси характер распределения шш

Tí-

. . . встречается s некоторых почвах

йс.г.Содэгааь^в шшьяка в подзолистых почвах (а) .подбурах Í6),буроземах (в) и темноцветных лесных шнаах {;) Сдхотэ-Ашнсьогс зашзведшиса. . .

0,99/.

Для выявления особенностей перераспределения мышьяка в ряду

луикически сопряженных ландшафтов заповедника были рассчитаны коэффициенты местной ккгрещщ /К,/,резкие отношении содержания элемента в вергснем горизонте почв подчиненного лапшпаф-та к таковому элювиального ландшафта .Вынесенный за пределы почвенного профиля с грунтовали водаыя(а также перемещенный в составе твердых частиц миньяк в большинство случаев накапывается в верхних горизонтах почв агастмулятивны* ландшафтов -

Шдсишльное вероятное /р=0,95 / (Ценовое содержание мнаья- . Ка в почвах /3+36*/ буро земного, типа дерновых аллювиалыпк и темноцветных лесных составляет 15 мг/:сг,для остальных почв — Ю мг/кг .Превышение названных максимальных уровней будет свидетельство "б о зкачамкЕ глобальных выпадениях мышьяка иа территории заповедника.

Грушюзой еяализ мышьяка в основных типах почв Сихотэ-Алинс-кого заповедника показал, что налболь пая доля от валового содержания элемента извлекается серией последовательных вытягек из /^-гориглггов подзолистых почв - 95-99?,из Аи ^З-Горизонтов бурых горно-лесных оподзолипни почв - 70-77$.Очевидно.кислая реакция среды я весь остальной комплекс почвенно-хишчеезшх уеловей,свойственный процессу подзолообразования, приводит к тему, что в названных горизонтах остается очень мало трудноразру-шаешх минералов,содержащих мычьнк. Максимальные абсолютные суммарные количества квдьяка извлекаются сформированных на обогащенных элементом породах иго-гападноЕ части заповедника -под-бура а бурой гохао-лесн'1 грубогуцгеорой почвы - до 12,58 мг/кг, причем в большей степени мышьяк изг *екается вз переходных к по-

' роде го тю зонтов ВС .Преоблядашие из извлекаемых количеств элемента дла воех почв обнаруживаются 'во фтористоамлошЯяой /3/ и щелочной /V вытяжках »которые переводят в раствор соединения мшьяха, предположительно связанные с алюминием л железом /рие.З/. Наибольшие абсолютные количества .мышьяка отмечаются в названных вытяжках аз В я ВС - готмзонтов'почв.

Ш ТО. ШТЕНЦИАДЬНАЯ БУФЕРНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ. ГО ОТВД-

ШПШ К МШЕЯ1У. При е грязиении почв каким-либо элементом,отрицат ельное действие на функционирование бяотн оказывает на валовое его содержание, а количество подвижных соединений элемента,я в частности, его концентрация в почвенном растворе. По» "о аду концентрация элемента в почвенном растворе в содержание его подвижны* форм является наиболее ин^орютиавыи показателем загрязнения почв.

Способность почв поддерживать коивентрапню арсечатов в почвенной растворе на постоянном уровне,сопротивляться ее измепе-шао.то есть буферная способность почв со отношению к шшьшс /ВкИ'/.июжет слуетть показателей подверженности дачв загрязнению влементом.Шчва о вязкой ■ буферной способностью на малое поступление алеиеята отвечает относительно больном увеличением его концентрации в точвеннонрастворе.она загрязняется быстрее в в большей степени,чем другие почвы. ''

Пэ величине пвс" -очвы заповедника /типичные представители/ можно разделить на три группы: а/Почвы с низкой буферной способностью /ПЕС41» 2,4 - 13,4/ - дерновая аллювиальная /р.54-82/,бурая горао-лесвая /р. 18-79/, вурея горно-лесная гру богу псовая и под бур; б/. Почвы с ПБС*^«« 52,3-58*6 - подзолистая,темноцветная лесная и бурая горно-лесная /^ *2-02/;в/.Почвн с высокое ПБСА,[ /Г30-?01/ - бурая горно-лесная опод золенная,бурая горно-лесная

к%. Лиллю

I»

И 60

га

ря*г

ПОхмкввг л«¡тачффца* Ш* прю-лаю.

Р. 5-73 р.7-83 ,Ыг т'79

№

■М - доля мшьяка,извлекаемая 1£-нш1 раствором

ЩВ - - " - раствором СН3СООН + СНдСООИН*

0,5 н. раствором 0,1 я. раствором НчОН □ - - " 0,5 И раствором НгйОц

Рес.З.Групповой состав арсенатоэ а пшгчшл почвах Сшотг-Алинсгаго заповедника { % от валового содержания).

- 15 -

/р.38-82/ ж дерноваа аллювиальная /р. 16-82/ /табл.2/.

Тесн^а положительная связь обнарв жпвается в почвах «щг величинами ПБС^и удельной поверхности / К ш 0,84» Р»0 »95/ .Статистически апачиыая отрицательная связь прослеживается меящу значениями ПБС^в процентным содержанием органического углерода Л- -0,74,р-0,95/.

Сильнее всего сопротивляются изменению концентрации элемента в почвенном растворе почвы тяжелого механического состава бедные органическим веществом.В почвах легкого механического состава в богатых органически» веществом ПБС^^иала ,что при отграниченном промывании профиля /почвы аккумулятивных ландшафтов/ мсжст вести к повшению концентрации арсенатов в почвенном растворе. ...

Г2АВА К.ГО1ЖШШЕ ШШЕЯКА НШУГОРЬШ ПОЧВАМИ К МИНЕРАДАМИ.

Количество поглощенных арсенатов зависит от кислотно-основн?-го показателя раствора Дй/.Все минералы и почвы,которые насыщались в щелочной среде /рН>=8,2/ раствором арсената натрия,поглощали больше мышьяка,чем аналогичные почвы и минералы иа раствора со слабокислой средой Лй»4,5/ /табл.3/.Это можно объяснить более интенсивным поглощением двузарпдных ионов НАлО^" в растворе о рН=6,2,по сравнение о однозарядными аннонами Н^АДО^, преобладавдими в слабокислой среде .По величине иаясвмальнто еасщенвя минералы и почвы образуют следующие ряды:гидрокслд алюминия > бентонит > гвдроьусковит > каолинит > гидроясид железа; краснозем >черноеем >дерново-подзолистая почва.Ряды сохраняются при изменение кислотно-основных словиЯ проведении нас ьацепля.Существует пололатгельная связь мездг количеством поглощенных арсенатов и удельчой поверхностью минералов /Ч-ш ■0,91,р-0,99/.Для почв аналогичной зависимости обнаружить не

Тайлнпа 2. .

Значения показателей , А Э в ГОС*^в некоторых почвах Сюняв-Ллинского заповедника.

почва,вершив горизонт ^оль ; ^ьА1Й~7/ПЮг '

ХДершвая аллювиальная

/р.54-82/ И, 61 4,8 2,4

2.1Ьдйур /р»10-82/ 1,10 1,06 9.4

3 .Бурая горночпесная

грубогумусовая /р.14-62/ 7,50 2,9 3,8

4.£урая горно-лесная

/р.18-79/ 1,60 2,0 12,5

5.Темноцветная лесная

/р.ЗЗ- ¿Й/ 0,51 3,0 58,8

6.Бурая горно-лесная

/р.2-В2/ 0,51 3,0 58,8

7.Подэодитая /р.23-79/ 0,21 1,1 52,3

8 .Бурая горно-леная

/р. 38-62/ 0,25 3,0 120,0 Э.Еурй^ горно-лесная

оподзоленная /р.1"7-£б/ 0,81 Н,0 180,3

10 Дерювая аллювиальная

/р. 18-82/ 0,61 12,3 201,6

удалось.Это связано с тем,что при определения удельной поверхности нота по низкотемпературной вдсорбшш «азот плохо сорбпруетоя органическим веществом,что приводит к нолучени» эаниженнюс значений вдельной поверхности почв,особенно богатых органическим веществом.

Но. величине удельного поглощения,рессчитанного на ещинлпу поверхности /г/и^/,23 минералов вцпеяяютоя гвдроксид железа и каолинит .Большая реакционная способность их моает быть связана с большим по сравнению о бентонитом а гидромусковит о« содержанием функциональных ОН-групп на единицу поверхности,способных замещаться ареенат-воном.Почвы образуют сл едущий ряд: чернозем >дерново-подзолистая >краснозем.

Характер извлечения мышьяка раствором (МН^^яз на-

сыщенных арсенатом натрия препаратов минералов и почв показан на рас. 4 .Суммарным объетм вытесняющего раствора наибольшее количество шшыгка извлекается из минералов и почв, настенных при щелочной реакции,по сравнению с образнами,насыщение которых проводилось при гй»4,5 /табл.З/,соответственно 42,1-75, ж 29,8-38,9? для минералов и 93,4-99,8? з 56,9-96,1$ - для почв .Очевидно наличие органических и оргено-минеральных соединенна в почвах препятствует прочному связывание арсенатов.

Характер извлечения мишьяка- Е?-ным раствором к. на-

сыщенных арсенатом глтряя а_прошедшях старение препаратов минералов и почв в целом аналогичен таковому для свсженасыщеяных препаратов /рвс.4/.Однако доля извлеченного мышьяка из образцов, прошедших старение,стала существенно ь«хе.В препаратах

!

роксида алюминия,дерново-подзолистой почвы,черноэема,краснозе-..> ма двухмесячное старение при: дит к переходу части арсеватов в

Таблица 3

Вигесне.чге гигьяка К-шм раствором (vJ^íft, го касотеннш арсенатш натрия пота я минералов.

Дочвалшерал Боглояено,Количество AS .извлекаемое последовательным витесненаен в объеме: А(;¿r/r _I0Q щ_■" , ,20р м^_ 300 мя'

JjF-i1-

JÍ2¿ г % иг/г

■üf/jZ!

tt мг7г а мг/г Г

1.Йщроксвд адалина

^РНнасщ.4'5

2.Гщфоковд железа

а)Р:«ася.8'2

«WW*.4»5

3.Каолинит

«О^юсщА2 «PWin.4-5

4.Г;!Др0ИуСК0ЕЛТ

•ítu.8»2

5-Еелтоют а^ннасыщ 8,2

89,7 64 ,2

5,3

4.2

6.3

6Д

10,7 9,3

11,0 3,9

31,7 35,3 23,6 11,63 18,1 8,0 '

3,4

1Д

2,2 1,7

Н.О K.O'

н.о

R.0

63,7 3,6 26,7 0,9

34,9 2,0 28,4 2,3

6Д 2,S

: 9,2. 7,3

26.3 33,3 42,6 30,1 33,6"'41,3 46,0 31,9 35,5

12.4 16,6 25,8 12,0 18,7 19,1 29,3 13,8 21,5

67,9 3,8

21,5 1,5

31,9 2,5

36,9 2,2

56,4 31,4

83.3

73.4

н.о н.о

я.о

Н.О

72,4 4,1

36.3 1,1

40,6 2,1

35.4 2,5

6,1 3,0

77.2 4,0 26,4 1,7

34.3 2,6 40,7 2,3

57,3 32,1

н.о

н.о

10,1 91,5 н.о 8,1 81,9 н.о

75,4 4,3 81,1 33,9 1,2 28,5

42,1 2,3 36,7 37,3 2,6 41,7

Я.о

в.о

10,2 92,4 8,4 81,9

Таблица 3 (продолжение)

Почва,минерал Поглощено .Количество А& »извлекаемое последовательным вытеснением в объеме:

Мг/г —__ Мм ■ 200 мт ' ЭП0М.Т' _

1 - '¿\ , | м. г .., 1 " Т _мгУг иу/г а мг/у,. , %, ."ТТг/р - % шуг у. мт/г

6. Дерново-

подзолистая

а^асщЛ2 ^асши4'5

7.Чернозем

адНнасщ.8'2 «НасадЛ6

Э.Краонозеи

а^ощА2 <^свдЛ5

1 - ка^ ценные и свежевысушенные яочвы и шшералы -

2 - насщенныв почвы я 1лшералы после старения

Значения рН соответствуют кислотно-основпш условиям насщения минералов к почв раствором

арсената натрия.

% - от поглощенного мшьяка

4,2 3,6 35,7. 2.7 65,3 . 4,1 97,7 2,9 £7;3 4,2 99,7 2,9 68,9

2-3 1.5 67,8 1.3 56,9 2,1 90,0 1,5 Ё3,4 2,2 96,1 1.6' 68,5

5,3 4,7 68,0 4,8 85,4 5,2 97,7* 4,7 68,8 5,3 99,8 4,3 99,4

510 4,1 81,2 2,3 46,7 4,6 91,5 2,9 58,7 4,8 95,4 2,Г 63,7

11,6 9,2 79,2 Г 6,8[ 58,7 10,5 90,3 7,8 66,9 10,8 93,4 1 8,0. 68,8

10,6 4,63 42,7 4,0 36,7 6,0 54|4 4,5 41,1 6,2 56,9 4,7' 42,7

гвдрксад злевшей

гт Е5ГХ

№ Ш-Л

яраоаоэем

I 2 3л * 8 т 9 з ю и е я »^ *: ,Гг * * <г /у» в

Рис.4.Дгващка штгесяеаия игиьява 1Х-вяи жствоцояиз мощенных йрсевгтш при

= 8,2 (——-),(— --) и рй и 4,5 ■"*-),(** •♦) гидрсжслда алшвмя н |фаскозеш | ■ свелевысуптвяншс (■■■■■ ),(и проШеяшнх старение (——),(■*■ -*•), . о - количество ыышьлка в следущей после суточного перелива пощи.

более прочносвяэанное состояние,првчша э того явления - диффузия соединений мышьяка в твещую фазу,а также образование химических связей мевду сорбированными арсенатамии активными группами поверхности .Влияние старения на состояние мышьяка в препаратах каолинита и гидроксида железа зависит от кислотно-основных ус— -ловий насыщения:в каолините.насыщенном при рН-8,2,процесс старения приводит к увеличению прочности связи арсенатов с твердой фазой.в аналогичных обреапах.насыщавшихся при рйл4,5,такого явления не наблюдаетсяДля гидроксида железа,наоборот,переход мышьяка в прочносвязанное состояние наблюдается в объекте(Насыщавшемся при 1Й»4,5,

При исследовании насыщенных арсенатом натрия препаратов минералов рентгеновским фазовым методом анализа в большинстве случаев не было зарегистрировано появление нового компонента. Только для настенного арсенатом при рНяв,2 бентонита были отмечены два рефлекса /2,П А ,1,58 i /.принадлежащие минералу фориаколиту .имеющему форцулу Co.HA$0v2Hi0.

РШИВДДАВДИ ГО ПРОВЩШЗЭ5 «ОНОВОГО «ТОШНОГО ИЯШТО ГОНГА СОВДНБНИЙ МЫШЕЯКА.

Для изучения состояния мышьяка в палях фонового почвенного мониторинга предлагается на первом этапе:!/ Определение общего содержания мышьяка и его подвижных соединений в верхних Г' ризонтах почв исследуещй территории .Группировка почв с одинаковыми уровнями статистических показат елей .ЗуАЗоставление карты-схемы валового содержания я содержания подвижных соединений мышьяка.. З/Опредедекие максимального уровня естественного содержания элемента на основе сведений о природном варьировании.^Изучение профильного распределения ваг-вого содернания и груш соединв-

кий мышьяка в типичных почвах .5/0пределеняе буферной способности почв по отношению к арсенат-вонаы. 6/Ввдедение тестовых - участков почв для последующих регулярных навладений за состояние« элемента ш вышеназванным показателям, 7/0ценка поступления «же-мента аз других вред /атмосферные жьдкие и твердые осадка, биологический круговорот/.

' ВЫГОДЫ "

1.Содерманив маньяка в горгшг породах Сихотэ-Алинсиого заповедника колеблется от 3 до 30 «г/кг.

2.Расгсределение содержаний мышьяка в гучусово-нвкяумулятивных горизонтах почв заповедника статистически значимо не отличает** ся от нормального.Лбчвм заповедника разделены на тря группы го общеау садерманвю я количеству подвили*« соединений мышьяка в верхних горизонтах почв.Составлена карта-схема содержаний мышьяка в почвах,

3.В шдбурах, под золистых, бурыг гедяо-члесвых, бурых гсрно-леснах оподзоленных в бурых горно-лесных грубогунус овых почвах распределение мышьяка по профилю носчт влювиальныЭ в элявиалько-юдю-виадьный характер,В темноцветных леснш: почвах оно преичтшест-вепио монотонное,в дерновых алтовиальных - аккумулятивное,Проел ешивается положительная значимая связь мезду содержаниями мышьяка д несулнкатного железа в профиле основных типов почв заповедника.

4.В групповом составе мышьяка почв заповедника преобладают соединения .извлекаемые я 0,1н. г/аОЯ вытяжками,предположительно связанные с гпд роке идами железа и алюминия.

5 .Поглощение мышьяка, почвами и минералами зависит от величина и качества их поверкнооти я от : чслотно-основных условий насыщения. При насыщении щелочным раствором арсената натрия минера-

лы ж почвн удершвают больше мышьяка,чем при насыщении слабокислым раствором.Значимая положительная связь отмечается ме.чгг количеством поглощенного арсената и .величиной удельной говерш ости. Из препаратов .насыщавшихся в щелочной среде, извлекается ным раствором сульфата аьмэния больше юазьяка по сравнению с препаратами^насыщение которьк проводвлооь в слабокислой среде. Доля вытесненного /от поглощенного из раствора/ арсената выпга из почв.чем из минералов. .

бДвухмеся'чно е старение насыщенных арсенатон и вшушенншс препаратов минералов в почв приводит к изменений прочности связи ароенатов с твердой фазой.В де рново-подзолистой почве,чернозема »красноземе .гвдроксиде алюминия арсенаты переходят в прочно-связанное состояние.Аналогичный пропесо происходит в гидрояси-де аелеза .насиненном при рН»4,5 и в каолините, насшгенном при рК*8,2.

7 .Предложено использовать ПЕС**почв в качестве показателя подверженности почв загрязнению шщьяком Лагменьпш е величины сшВ-стзеиЕЫ почвам легкого механического состава.обогащенным органическим веществом.

СПИСОК РАБОТ .ОЯШШОВШШХ ГО ТЕМЕ ДЖСЕРГАШЙ.

1.Минеральные соединения мышьяка в почвах.В сб.-Тр. Т Каучн. конф.молодых ученых $ак.почвоведення МГТ.М., 1982,57-58 /г"»п. в ВИНИТИ 1983/. '

2.Метолы фонового почвенного мониторинга в биосферных заповедниках .Тез .докл .Всесоюзной конференции "Методы анализа объектов окружаицей среды",М,,1Э8Э /в соавторстве Г.В.МотузовоЯ/.

3 .Исследование тяжелюс металлов и халькофилов в почвах при почвенном биосферном мониторинг'" .Тез докладов Всесоюзной конф. "Повременные методы исследования почв".Ы.,1983 /в соавторстве с

Г.В.Иотуэовой я НЛ'.Эыриныц/,

4,Мышьяк,-В кн. "Химия тяяалюе металлов,мышьяка л молвлена*. Ы,,Ь(ГУ,ЗЭе5,128-156 /в соавторстве с Г.В.Ыотузовой.Л.СЛрало-: вой В Н.Г.Зыряныц/. *

5,0 црограше почвенного фонового мониторинга. Почвоведение, 1985,13,131-135 /в соавторстве о Г.В.МотуВОвой/.

6.Потенциальная буферная способность почв по отношении х заг*-разнящим веществам как показатель подверженности почв эятряз-иекию,Тез.Д0Ю1. 711 делегатского съезда почвоведов .Ташкент, В85 /в соавторстве с Г.ВЛ.Ьтуэовой/.

7.Принципы оргакизадии глобального почвенного мониторинга в отношения тял&дых металлов в заповедниках .Тез ,докл,К5иле2ной сессии, посвященной 50-легию Сихотэ-Алинс кого биосферного заповедника. И 65 .Владивосток /в соавторстве с Г.В.Мотуаово® , Н.Г.Зыраныц/.

в.Ыакроэлементы в системах "растения-почвы" в Сздотз-Алинском заповеднике.'Тез.доюгДйЕлейнсй сессия, посвященной 50-лет*ю Сихотэ-Алияского биосферного заповедника. 1965,Владивосток /в соавторстве с Г .В .Шту аовой ,Н ,Т .Быриным, А .И Лт енковой, .. Г.В .Першиково й/. *

Э.Шграиия мышьяка в почвах горных гумидннх ландшафтов. В сб. "Тр. IV Всесоюзного совещания Мнгрелия• зггрязшшдас веществ в почвах И сопредельных средах" ,Гадрометеовздат.,М.,1ЭВ5 /л соавторстве с Г.В.Мотуэовой л Н.Г.Эыриным/.

Автор благодарит Г.В.Мотуэову - кавдвдата биологических иаук,старяего научного сотрудника факультета почвоведения МГУ за постоянную почэиг в работе.

пьгаи. н т*ч.тц Л"» , ,

_Т«|ч» 4УО » У У »И1Ч1М.