Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения

Копцик, Галина Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения"

На правах рукописи '005043084

ї Копцик Галина Николаевна

ТРАНСФОРМАЦИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Специальность 03.02.13 - почвоведение Специальность 03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

1 7 МЛ* 2012

Москва, 2012

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Официальные оппоненты: j

Мотузова Галина Васильевна, доктор биологических наук, профессор, факультет j почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, j профессор j

Капелькина Людмила Павловна, доктор биологических наук, профессор, Научно-1 исследовательский центр экологической безопасности РАН, главный научный • сотрудник \

Сапожников Петр Михайлович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Почвенный институт им. В.В. Докучаева, ведущий научный сотрудник

Ведущая организация:

Полярно-Альпийский Ботанический Сад-Институт им. H.A. Аврорина КНЦ РАН

Защита диссертации состоится « 29 » мая 2012 года в 15 час. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании Диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения, Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан « 26 » апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

A.C. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В последние десятилетия важным фактором деградации лесных экосистем планеты признано атмосферное загрязнение (Ковда, 1985; Смит, 1985; Израель и др., 1989; Ulrich, 1989; van Breemen, 1990; The global exposure..., 1999; Vallack et al., 2001). Всемирно известны катастрофические последствия загрязнения вблизи предприятий цветной металлургии в Садбери (Канада), Дактауне (США), Квинтеросе (Чили), Квинстауне (Автралия), Ашио (Япония), Карабаше (Россия) и др. (Udachin et al., 2003; Kozlov, Zvereva, 2007).

Почва служит приемником большинства техногенных веществ, вовлекаемых в биосферу, их главным аккумулятором и. регулятором миграции (Глазовская, 1978; 1997, 1999; Микроэлементы..., 1981; Добровольский, Гришина, 1985; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Добровольский, Никитин, 1990; Соколова и др., 1991; 2001; Мотузова, 1999, 2000; 2001). Являясь геохимическим барьером на пути миграции поллютантов, почва предохраняет сопредельные среды от загрязнения. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция поллютантов и продуктов их превращения в почве может сопровождаться ее деградацией и токсичным воздействием на фито-, зоо-, микробоценозы, грунтовые и поверхностные воды, приземные слои атмосферы.

Проблема атмосферного загрязнения особенно актуальна для лесных экосистем Кольского полуострова, формирующих северный предел распространения древесной растительности. Основные загрязнители - горно-«еталлургические комбинаты (ГМК) «Печенганикель» и «Североникель», крупнейшие в Европе источники выбросов диоксида серы (S02) и тяжелых металлов (ТМ), преимущественно Ni и Си, в атмосферу. Первые признаки товреждения экосистем в окрестностях ГМК «Североникель» были отмечены в ;ередине 1960-х годов, а систематические исследования начаты в 1970-е годы Добровольский, 1972; Раменская, 1974; Дончева, 1978, Крючков, 1987; Крючков, Макарова, 1989). Оценка состояния лесных экосистем в окрестностях ГМК (Печенганикель» впервые была осуществлена в начале 1990-х годов в рамках юссийско-норвежского сотрудничества (Effect of Air Pollutants..., 1992, 1995).

Предпринятые в последнее время активные исследования экосистем Геверной Фенноскандии (Лесные экосистемы..., 1990; Капелькина, 1993; Козлов I др., 1993; Евдокимова, 1995; Воздействие металлургических производств..., 995; Лукина, Никонов, 1996, 1998; Ярмишко, 1997; Экологический атлас...' 999; Кашулина, 2002, 2010; Черненькова, 1987, 2002; Лянгузова, 2010; Pommervik et al, 1993; Aamlid et al, 1995, 2000; Derome, Lindroos, 1998; Reimann et .1, 1998; Steinnes et al, 2000; Arctic Pollution..., 2006) привели к накоплению |бширного экспериментального материала, отражающего изменения свойств ючв и биоценозов под воздействием атмосферного загрязнения. Однако шогофакторность воздействия, многокомпонентный состав атмосферных \\

выбросов, сложный характер процессов взаимодействия почв с загрязняющими компонентами осадков, высокое природное варьирование, отсутствие длительных наблюдений за состоянием почв, различия методологических и методических приемов затрудняют обнаружение четких закономерностей. Количественная оценка трансформации и устойчивости почв, их роли в деградации лесных экосистем в условиях атмосферного загрязнения и реакции на сокращение выбросов далека от завершения. Необходимость ремедиации техногенных территорий ставит перед исследователями и практиками новые вопросы.

Цель работы - оценка трансформации и устойчивости почв как основы сохранения и восстановления лесных экосистем Кольской Субарктики в условиях атмосферного загрязнения серой и тяжелыми металлами. Задачи исследований:

1. Установить основные закономерности и особенности трансформации почв под воздействием атмосферного загрязнения.

2. Изучить основные процессы и механизмы взаимодействия почв с поллютантами (протонами, серой, никелем и медью).

3. Дать оценку и прогноз устойчивости почв лесных экосистем к кислотным выпадениям. Оценить современные экологические риски избыточного накопления тяжелых металлов в почвах.

4. Проанализировать состояние лесных фитоценозов и роль почв в их техногенной дигрессии.

5. Оценить эффективность ремедиации техногенных пустошей и разработать рекомендации по дальнейшему восстановлению экосистем. Научная новизна. Дана комплексная оценка состояния почв и

фитоценозов лесных экосистем в условиях многокомпонентного атмосферного промышленного загрязнения, основанная на системном подходе и включающая последовательные этапы теоретического обоснования, полевых и аналитических исследований и применения апробированных математических моделей.

Впервые на единой методологической основе оценена устойчивость почв по отношению к кислотным выпадениям и тяжелым металлам. Впервые в отечественном почвоведении оценены современные риски избыточного накопления тяжелых металлов путем сравнения их реальных содержаний в почвах с критическими, рассчитанными с помощью выведенных на основании экотоксикологических экспериментов зависимостей от свойств почв.

Впервые количественно охарактеризованы основные процессы, контролирующие поведение протонов, серы и тяжелых металлов в подзолах региона (выветривание, поглощение протонов, сульфатов и тяжелых металлов).

гульфатов, нитратов, хлоридов и, особенно, никеля в растворах под воздействием загрязнения. Низкий градиент концентрации сульфатов в почвенных растворах под ельниками связан с сокращением атмосферных выбросов ГМК «Североникель», что соответствует европейской тенденции восстановления природных вод в регионах с низкой сульфат-адсорбционной способностью.

Подчеркнута роль лесной подстилки как биогеохимического барьера на пути миграции протонов и тяжелых металлов в почвах. На основании полевых исследований и модельных экспериментов оценена буферная емкость подстилки по отношению к протонам, никелю и меди. Установлена постепенная потеря подстилкой барьерной функции с нарастанием загрязнения, проявляющаяся в проникновении металлов вглубь почв и сужении соотношения концентраций элементов в растворах из подстилок и иллювиальных горизонтов.

Впервые на основе сопряженных почвенно-геоботанических исследований и многопараметрического анализа показана роль техногенной трансформации свойств почв в деградации лесных фитоценозов, включая снижение их разнообразия и нарушения поглощения элементов растениями. Установлена количественная связь содержания тяжелых металлов в органах сосны и ели с содержанием доступных соединений металлов в почвах. Дана сравнительная оценка аккумуляции тяжелых металлов в древостоях сосновых и еловых лесов и в почвах.

Впервые на основе 20-летних исследований выявлены закономерности пространственно-временной динамики аккумуляции тяжелых металлов в почвах и растениях сосновых и еловых лесов в связи с сокращением атмосферных выбросов комбинатов «Печенганикель» и «Североникель».

Защищаемые положения:

К защите представляется общая концепция устойчивости почв по этношению к поллютантам как основы сохранения, поддержания и восстановления экосистем в условиях длительного многокомпонентного итмосферного промышленного загрязнения, включающая следующие положения: 1. Доминирующие в почвенном покрове автономных ландшафтов Кольского полуострова маломощные иллювиально-железистые/гумусовые подзолы сохраняют основные свойства, типичное строение профиля и классификационную принадлежность в условиях атмосферного промышленного загрязнения. Трансформация свойств почв под прямым и косвенным воздействием поллютантов проявляется в накоплении тяжелых металлов, обеднении элементами питания и органическим веществом и, в конечном итоге, приводит к деградации подзолов в абраземы альфегумусовые на техногенных пустошах. !. Маломощные подзолы характеризуются низкой устойчивостью к подкислению в связи с низкой скоростью выветривания - единственным долговременным источником оснований в почвах, низкой сульфат-адсорбционной способностью, низкими запасами обменных оснований. Для

предотвращения антропогенного подкисления необходимо 90% сокращение выбросов диоксида серы в атмосферу по сравнению с уровнем 1990 г.

3. Низкая буферность подзолов по отношению к тяжелым металлам определяет их высокую подвижность, биологическую доступность и токсичность. Анализ современных экологических рисков на основании зависимости критических содержаний тяжелых металлов от свойств почв свидетельствует об избыточном накоплении никеля и, особенно, меди в отношении биоразнообразия и функционирования наземных экосистем Кольского п-ова. Развит подход к нормированию содержания тяжелых металлов и рассчитаны их критические уровни в органогенных и минеральных горизонтах, дифференцированные в зависимости от свойств почв.

4. Поведение основных поллютантов - протонов, серы, никеля и меди в подзолах обусловлено спецификой элементов, уровнем поступления и свойствами почв, в первую очередь, кислотностью, содержанием органического вещества и оксалаторастворимых соединений алюминия и железа, контролирующих процессы сорбции, ионного обмена и осаждения/растворения.

5. Лесная подстилка является важным биогеохимическим барьером, эффективно связывающим поллютанты и препятствующим их проникновению вглубь почвы и в сопредельные среды. Под воздействием сильной техногенной нагрузки защитные функции подстилки ослабляются вплоть до полной утраты.

6. В сочетании с экстремальными климатическими условиями и прямым воздействием атмосферных поллютантов техногенная трансформация почв -важный фактор дигрессии лесных экосистем на северном пределе их распространения. Среди почвенных свойств содержание в подстилке доступных соединений тяжелых металлов и обеспеченность ее элементами питания вносят определяющий вклад в сохранение и восстановление разнообразия и функционирования экосистем.

Практическая значимость. Развита методология и методы оценки состояния почв как компонентов лесных экосистем в условиях интенсивного атмосферного загрязнения. Оценена степень техногенной трансформации почв Кольского п-ова. Предложен подход к оценке устойчивости почв к тяжелым металлам и нормированию их содержания в зависимости от свойств почв. Дан прогноз изменения состояния почв в условиях различных сценариев сокращения атмосферных выпадений. Уточнены рекомендации по проведению экологического мониторинга в условиях атмосферного загрязнения. Разработаны рекомендации по коррекции технологии хемо-фитостабилизации загрязненных тяжелыми металлами почв. Материалы исследований вошли в отчеты по НИР факультета почвоведения МГУ, ИГКЭ РАН, ЦЭПЛ РАН, ВНИИ охраны природы, по программам межфакультетского сотрудничества МГУ, «Университеты России», Минприроды, Кольской ГМК. Результаты исследований включены в учебные пособия «Трансформация органического вещества почв» (1990), «Организация и

проведение почвенных исследований для экологического мониторинга» (1991), «Почвенно-экологический мониторинг» (1994), «Принципы и методы оценки устойчивости почв к атмосферным кислотным выпадениям» (1998) и использованы при проведении практик студентов факультета почвоведения и биологического факультета МГУ, выполнении дипломных'и аспирантских работ.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены более чем на 40 научных конференциях, симпозиумах, съездах. Среди них - всероссийские съезды почвоведов (Санкт-Петербург, 1996; Суздаль, 2000, Ростов-на-Дону, 2008), Ломоносовские чтения (МГУ, 1997, 2002), всероссийские и международные конференции: Проблемы устойчивости биологических систем (Харьков, |1990), Растения и промышленная среда (Днепропетровск, 1990), Norwegian-Russian Symposium (Svanvik, 1992, 1994), EERO Symposium on Chemical Risk Assessment (Moscow, 1994), Acid Reign 1995 (Göteborg, 1995), 10th World Clean Air Congress (Helsinki, 1995), ICEP-3 (Budapest, 1996), Biogeochemistry.of Trace Elements (Berkeley, 1997; Uppsala, 2003), Environmental Pollution in the Arctic (Tromso, 1997; Rovaniemi, 2002), Криопедология'97 (Сыктывкар, 1997), Экология таежных лесов (Сыктывкар, 1998), Fourth IUFRO Division 8 Conference (Kyoto, 1998), 10th ISCO Conference (West Lafayette, Indiana, 1999), Экологический мониторинг лесных экосистем (Петрозаводск, 1999), Acid Rain 2000 (Tsukuba, 2000), Annual Meeting of ASA, CSSA and SSSA (Charlotte, NC, 2001), Nickel Conference (Murmansk, 2002), Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям (Москва, 2002), Eurosoil (Freiburg, 2004; Vienna, 2008), Современные проблемы загрязнения почв (Москва, 2004, 2007, 2010), Acid Déposition (Prague, 2005), Современные экологические проблемы Севера (2006), 10th Congress of CSSS (Sibe-tiik, 2006), Mining and the Environment (Sudbury, 2007), Soil and Wetland Ecotoxico-logy (Barcelona, 2007), Soil Processes under Extreme Meteorological Conditions (Bayreuth, 2007), TIES 2007 (Mikulov, 2007), Pedometrics 2007 (Tuebingen, 2007), Реме-[щация загрязненных почв: проблемы, перспективы, инновации (Москва, 2008), Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения (Апатиты, 2008), 30SIC0N 2009 (Rome, 2009), Проблемы рекультивации отходов быта, промыш-1енного и сельскохозяйственного производства (Краснодар, 2010), География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов (Пу-цино, 2010), Опыт иностранных и российских компаний в сфере рекультивации техногенных территорий (Заполярный, 2010), Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные технологии (Москва, 2011), Охрана окружаю-цей среды и промышленная деятельность на Севере (Норильск, 2011), заседаниях сафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (2004, 2011).

Личный вклад автора. Диссертация представляет законченную научно-юследовательскую работу, опирающуюся на полученные лично автором или под :е руководством результаты. Основой диссертации являются материалы, собрание при выполнении плановых работ по темам НИР кафедры общего почвоведе-

ния факультета почвоведения МГУ (1991-2012), в рамках российско-норвежского сотрудничества в области охраны окружающей среды (1991-95), ГНТП «Экологическая безопасность России» (1993-94), EERO (1994-95), ФЦП «Интеграция», по проектам РФФИ (1996-98, 2002-04, 2005-07, 2008-10,2011-13), НАТО (1995, 199698), NWO-РФФИ (2002-05), ИНТ АС (2002-05), Научного Совета Норвегии (1996), FP6 ЕС (2005-08), договору с ОАО «Кольская ГМК» (2010-12).

Благодарности. Автор глубоко благодарен своему первому учителю профессору JI.A. Гришиной, привившей интерес к почвенно-экологическим исследованиям и определившей формирование научного мировоззрения. Автор сердечно благодарен своим учителям и коллегам Т.И. Евдокимовой, Т.А. Соколовой, JI.A. Воробьевой, A.C. Владыченскому, М.И. Макарову, С.Я. Трофимову, Н.П. Недбаеву, Е.А. Каравановой, Ю.А. Завгородней, М.М. Карпухину за поддержку, консультации и помощь в части экспериментальных исследований. Автор признателен коллективу кафедры общего почвоведения за доброжелательное отношение при выполнении работы. Искренняя благодарность зарубежным коллегам К. Venn, D. Aamlid, S. Teveldal, L. Strand (Норвежский институт леса и ландшафтов, Норвегия), A. Stuanes (Сельскохозяйственный университет Норвегии), W. de Vries, B.-J. Groenenberg (Университет и исследовательский центр Вагенингена, Нидерланды), S. Lofts (Центр окружающей среды Ланкастера, Великобритания), С. Alewell (Байройтский университет, Германия), G. Spiers (Лаврентьевский университет, Канада) за творческие дискуссии, обсуждение новых идей и полезные советы. Автор искренне признателен своим молодым коллегам и ученикам, С.Ю. Ливанцовой, И.Е. Смирновой, И.В. Ермакову, Т.А. Щербенко, А.И.Захаровой, М.С. Кадулину, А.И. Бенедиктовой, всем студентам, в разное время внесшим свой неоценимый вклад в полевые и аналитические исследования. Эта работа не состоялась бы без постоянной поддержки, критических замечаний и всесторонней помощи C.B. Копцика.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 145 работ, из них 2 монографии, 4 главы в монографиях (3 в зарубежных), 64 статьи, их них 34 - в рецензируемых отечественных (26) и зарубежных (8) журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов, изложена на 410 страницах машинописного текста, включает список литературы из 498 наименований, 79 рисунков и 80 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ С АТМОСФЕРНЫМИ ПОЛЛЮТАНТАМИ

Антропогенное поступление S02 в атмосферу и обусловленные им кислые осадки привели к подкислению почв и природных вод многих регионов планеты (Смит, 1985; Кислотные дожди, 1989; Кислотные осадки..., 1999; Reuss,

Johnson, 1986; Ulrich, 1989 и др.). Естественная кислотность лесных почв таежной зоны обусловлена в основном органическими кислотами, образующимися при разложения растительных остатков. Поступление из атмосферы минеральных кислот антропогенного происхождения приводит к подкислению почв, проявляющемуся в снижении pH, потере обменных оснований, мобилизации Al и ТМ и сопровождающемуся нарушением баланса минерального питания растений.

Сера - важный элементом минерального питания растений, однако, ее избыточное поступление сопровождается подкислением почв (Френей, Уильяме, 1983; Ulrich, 1989; Mitchell, Lindberg, 1992 и др.). Значительная часть сульфатов, поступающих с атмосферными осадками, сохраняет мобильность и активно мигрирует в почве (Фокин и др., 1982). Связывание поступающей из атмосферы серы почвенными компонентами - важнейший фактор регулирования потока сульфатов и ассоциированных катионов в почвах и их подкисления. Однако механизмы связывания и высвобождения серы и количественные аспекты ее миграции и аккумуляции в почвах остаются неясными.

Средняя техногенная нагрузка ТМ на сушу колеблется в пределах 0.1-10 мг/м в год (Ковда, 1985), а вблизи локальных источников их атмосферных выбросов превышает 100 мг/м2 (Sivertsen, Bekkestad, 1995). Характер и форма миграции и аккумуляции ТМ определяются как свойствами самих металлов, их реакционной способностью, характером соединений, так и условиями миграции -температурой, влажностью, величиной pH, Eh, наличием и составом органического вещества, минеральных компонентов и т.д. (Химия тяжелых металлов ..., 1985; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Обухов, 1990; Пинский, 1997; Мотузова, 1999; Водяницкий, 2010). К настоящему времени накоплено много экспериментальных данных по изменению содержания ТМ в почвах в окрестностях металлургических комбинатов (Решетников , 1990; Лукина, Никонов , 1996; Кашулина , 2002; Freedman, Hutchinson, 1980; Winterhaider, 1996; McMartin et al., 1999). Однако запасы, мобильность, биологическая доступность и токсичность металлов, роль подстилки в их аккумуляции в лесных почвах остаются недостаточно изученными. Работы по рекультивации техногенных ландшафтов (Капелькина, 1993; Махонина, 2003; Андроханов, 2005) посвящены, в основном, промышленным этвалам и редко - подверженным атмосферному загрязнению территориям.

При взаимодействии биосферы с загрязняющими веществами особая золь принадлежит почвам, т.к. их буферные свойства определяют не только л-епень изменения самих почв, но и количество поллютантов, поступающее в точвообразующие породы, грунтовые и поверхностные воды, в растения и тищевые цепи. Реакции, протекающие при взаимодействии почв с поллютантами, ) значительной мере контролируют последствия атмосферных выпадений для жосистем и биосферы в целом. Однако вопросы количественной оценки устойчивости почв лесных экосистем по отношению к поллютантам остаются во многом нерешенными. Это особенно актуально это для индустриальных северных

регионов России, где интенсивный техногенный прессинг на фоне суровых природных условий, с одной стороны, и ограниченность экспериментальных данных, с другой, препятствуют проведению такого анализа.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в лесных экосистемах Кольской субарктики в зонах влияния ГМК "Печенганикель" и "Североникель" (рис. 1). Зональные сосновые и еловые леса на северном пределе своего распространения характеризуются низкорослыми сильно разреженными древостоями, в напочвенном покрове преобладают лишайники, зеленые мхи и кустарнички. Почвообразующие породы представлены в основном сильно завалуненными несортированными моренными и сортированными флювиогляциальными отложениями легкого гранулометрического состава. В почвенном покрове автономных ландшафтов доминируют маломощные иллювиально-железистые и иллювиально-гумусовые подзолы.

Рис. 1. Расположение основных объектов исследования в зоне влияния ГМК «Печенганикель» и «Североникель». Концентрации БОг и выпадения серы даны по «Экологический Атлас Мурманской области» (1999).

Вдобавок к суровым климатическим условиям лесные экосистемы северной Фенноскандии в течение более чем шести десятилетий испытывают

воздействие атмосферных выбросов ГМК «Печенганикель» и «Североникель», преобладающими компонентами которых являются S02 и ТМ, преимущественно Ni и Си. По величине выбросов SO2 в атмосферу комбинаты занимают одно из первых мест в Европе и первое - в ее северной части (Barrett, Protheroe, 1995). Экологические проблемы в регионе обострились с начала 1970-х годов с переходом с местных сульфидных медно-никелевых руд с низким содержанием серы (6.5%), Ni (0.54%) и Си (0.25%, Mudd, 2010) на привозную норильскую руду, содержащую до 30% серы, 2.35% Ni и 2.7% Си (Boyd et al„ 2009). К середине 1980-х годов, периоду максимальной промышленной активности, ежегодные выбросы загрязняющих веществ (преимущественно S02) в Мурманской области достигли почти 1 млн. т (Baklanov et al., 1994). Благодаря реконструкции производства выбросы S02 были значительно сокращены и в настоящее время не превышают 108 (ГМК «Печенганикель») и 34 (ГМК «Североникель») тыс. т в год, снизившись на 58 и 85% по сравнению с уровнем 1990 г. Выбросы в атмосферу твердых веществ предприятиями Кольской ГМК составляют около 10 тыс. т/год, Ni и Си - 650 и 610 т/год соответственно. В настоящее время в результате резкого сокращения выбросов ГМК «Североникель» выпускает в атмосферу вдвое меньше твердых веществ, чуть больше Ni и втрое больше Си, чем ГМК «Печенганикель», сохранившем выбросы ТМ на прежнем уровне.

Основные поллютанты - Ni и Си - образуют аномалии регионального характера, охватывающие площадь в 100 000 км2; существенное загрязнение затрагивает -65 000 км2 или 45% общей площади Мурманской области (Кашулина, 2002). В сочетании с суровыми природными условиями даже незначительные нагрузки загрязняющих веществ могут оказывать существенное воздействие на жизнедеятельность лесных экосистем.

Объектами исследования послужили экосистемы сосновых и еловых иесов, произрастающие на северной границе их ареала в автономных ландшафтах, как наиболее чувствительные к атмосферному загрязнению. Детально исследованы сосновые (13 участков мониторинга на расстоянии 8-77 км в южном управлении от ГМК «Печенганикель») и еловые (10 участков мониторинга на эасстоянии 7-200 км в южном направлении от ГМК «Североникель») леса, эазвитые на иллювиально-железистых и иллювиально-гумусовых подзолах (рис. I). Наряду с лесными экосистемами, находящимися на различных стадиях техногенной дигрессии (фоновые леса, стадия дефолиации, техногенные редколесья), исследованы техногенные пустоши на дерново-подзоле илювиально-железистом и абраземах альфегумусовых до и после ремедиации вблизи источников загрязнения. Исследования проводили в течение 1991-2011 гг.

В работе применяли широкий спектр методов полевого и лабораторного ^следования почв и растений. Состояние почв и фитоценозов лесных экосистем, ехногенных пустошей и участков ремедиации оценивали на постоянных участках мониторинга размером 30*40 и 20-20 м с учетом пространственного варьиро-

вания. Взаимодействие почв и растений с поллютантами изучали в серии модельных экспериментов. В твердой фазе почв определяли гранулометрический, минералогический состав, содержание С, N, S, аморфных (оксалаторастворимых) соединений Fe, А1 и Мп, кислотность, катионообменные свойства, содержание адсорбированных (извлекаемых 0.02 М NaH2P04) и водорастворимых сульфатов, экстрагируемых «царской водкой» (AR), потенциально доступных (0.43 М HN03) и доступных (1 М CH3COONH4, 1 М NH4NO3) соединений ТМ. Почвенные растворы извлекали с помощью вакуумного пробоотборника Rhizon. Для характеристики жидкой фазы почв использовали также водные вытяжки (почва: раствор 1:2), пропущенные через фильтры с размером пор 0.45 мкм. Озоление растений проводили концентрированной HN03 при нагревании с добавлением 30% раствора Н202. Аналитические методы включали кондуктометрию, потенциометрии-ческое титрование, колориметрию, пламенную фотометрию, атомно-абсорбцион-ную спектроскопию, эмиссионную спектроскопию с индуктивно-связанной плазмой, ионообменную хроматографию. Анализы проводили в лабораториях факультета почвоведения МГУ и ИППЭС КНЦ РАН. При обработке результатов использовали методы описательной статистики, корреляционного, регрессионного и многопараметрического анализов, модель химического равновесия WHAM VI, процесс-ориентированные модели PROFILE и SMART.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА КИСЛОТНОСТЬ И КАТИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Возможность подкисления подзолов Кольского п-ва под воздействием сильной кислотной нагрузки показана в серии модельных экспериментов. В длительном модельном эксперименте (рис. 2) почвенные колонки обрабатывали разбавленной H2S04 с рН от 5.7 (контроль) до 2.5, что соответствовало ежегодной кислотной нагрузке от 0.001 до 1.76 моль(+)/м2. Общее количество добавленных за 5 мес. «осадков» соответствовало 5-летней норме. Модельные осадки с рН 4.5 не изменяли свойства почв и почвенных растворов. 95-99% добавленных протонов удерживалось почвами и появлялось в фильтратах после периода, зависящего от кислотной нагрузки и мощности почвенных монолитов. Поглощение протонов сопровождалось выносом основных катионов, в первую очередь Са и Mg, свидетельствуя о вкладе катионного обмена в обеспечение буферное™ почв по отношению к кислотам. Воздействие имитированных кислых осадков приводило к снижению рН, количества обменных оснований и степени насыщенности, росту обменной кислотности и доли обменного А1 в почвах. Поступление кислых осадков с рН 3.5 и 2.5 вызывало обеднение подстилок обменным Са на 21 и 31%, обменным Mg - на 19 и 23%; степень насыщенности основаниями снижалась с 30 до 7%. Потери обменных оснований в результате сильнокислой обработки (рН 2.5) превышали их исходное количество в почвах, видимо, в результате перехода необменных форм в обменные вследствие

ускоренного выветривания и минерализации. Наибольшие изменения были характерны для верхних горизонтов О и Е, наименьшие - для ВС.

рН имитированных осадков

5.7 4.5 3.5 3.0 2.5 2.0

"I* 4 4 ^

Е! II?

, 4.74 4 (, . 4 1-. 4. 1 .

рН

о 5

I "Ч ^х X

6.1 6.1 6.1 5.9 4.4 4.2

рН растворов

77 смг 77 см!_

£Э> О+Е + В, о О + Е+В,+ВС

0 т, 1 2 . ,

Имитированные осадки, м/м

Рис. 2. Подкисление подзолов в модельном эксперименте.

Реакции поглощения протонов лесными почвами изучены в ходе двух модельных экспериментов: 1) непрерывного потенциометрического титрования водных вытяжки и суспензии до рН 3.0 и 2) доведения рН водной суспензии до 3.0 и поддержания его на этом уровне в течение 10 недель. Лесные подстилки обладают высокой буферной емкостью (26-65 ммоль(+)/кг) и полностью нейтрализуют современную кислотную нагрузку. Они поглощают поступающие в ходе потенциометрического титрования протоны за счет быстрых катионообменных реакций, необменного протонирования растворимых и нерастворимых органических соединений. Еще выше поглощение протонов (100300 ммоль(+)/кг) подстилками в длительном эксперименте. Обладая высокой буферной емкостью, почти на порядок превышающей таковую минеральных горизонтов, подстилки являются важным барьером, предохраняющим минеральные горизонты от подкисления.

Подзолам сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» ; свойственны низкие значения рН, повышенная обменная кислотность, низкие запасы обменных оснований и емкость катионного обмена (ЕКО, рис. 3). Подстилки отличаются максимальной кислотностью, рНН2о часто < 4.0. Обменная I кислотность изменяется от 80 до 230 ммоль(+)/кг. В составе обменных катионов доминируют Н-ионы и обменные основания, преимущественно Са, в сумме занимающие от 65 до 95% обменных позиций (рис. 4). Оставшиеся обменные позиции заняты преимущественно А1 и ТМ (Ре, Мп, М, Си). Содержание обменного К в подстилке снижается вблизи комбината (рис. 4). Вероятно, К как

мобильный катион может быть вытеснен с обменных позиций катионами поллютантов и вынесен из загрязненных почв.

Нормированные значения

—СО— 4.8 Э, ммоль/кг /10

»0=0.....* » 2.7 • СНТМ, %/10

« 1-й- 53 СНО, % /100

* »СО-' 360 ЕКО, ммоль(+)/кг / 500

-ШШ........... 4400 N1, мкмоль/кг / 20 ООО

со * * 555 Си, мкмоль/кг / 10 ООО

......схэ.........■ 570 гп, мкмоль/кг / 1000

'■■со.......... 3.9 Ре, ммоль/кг /10

•-С}-' • 19 К, ммоль/кг / 50

•.....СО- 22 Мд, ммоль/кг / 50

•........СХЭ.......... 67 Са, ммоль/кг /100

•Ю-- 8.1 А1, ммоль/кг / 50

»•чхз ч « 140 Обм.кисл., ммоль/кг/200

0 0.5 1 1.5 2

Рис. 3. Катионообменные свойства подстилок подзолов в зоне влияния ГМК «Печенганикель». Боковые стороны перетянутых прямоугольников - нижний и верхний квартили, отрезающие по 25% наименьших и наибольших значений. Линии перетяжки соответствуют медианам, значения медиан указаны также числом в их естественном масштабе. Пунктирные "усы" справа и слева от прямоугольника - интервал, в котором лежат отсеченные значения, если они не выходят за пределы полуторного значения межквартильного интервала (р75-р25). Выпадающие за эти пределы значения указаны крестиками.

Подзолы ельников в зоне влияния ГМК «Североникель» немного кислее по сравнению с подзолами сосняков. С нарастанием атмосферного загрязнения подстилки ельников обедняются не только обменным К, но и Са, М§. По-видимому, низкие запасы обменных оснований не могут в течение длительного времени обеспечивать связывание кислотных компонентов атмосферных осадков.

Кислотное состояние подзолов контролируется как естественными (почвообразующие породы, минералогический и гранулометрический состав, органическое вещество почв), так и антропогенно обусловленными (атмосферные выпадения, техногенная дигрессия фитоценозов) факторами. Высокая пространственно-временная изменчивость осложняет выявление четких закономерностей. Выпадения щелочной пыли препятствуют подкислению почв у источ-

ников загрязнения. Однако некоторые признаки свидетельствуют о возможном процессе антропогенного подкисления. Исследуемые подзолы характеризуются высокой кислотностью всего профиля, в большинстве почв "фронт подкисления" проникает на глубину более 0.5 м. Снижение содержания обменных Са, М§иКв верхних горизонтах почв вблизи источников загрязнения свидетельствуют о возможном вытеснении, мобилизации и выносе обменных оснований в кислых условиях. Потери обменных оснований могут быть результатом их замещения протонами и катионами ТМ, а также А1 в поглощающем комплексе органогенных и минеральных горизонтов загрязненных почв. В связи с низкими запасами обменных оснований и медленным их пополнением за счет выветривания продолжающиеся кислотные выпадения могут привести к усилению подкисления этих чувствительных почв и нарушению баланса элементов питания.

Обменные катион ы , % ЕКО

Рис. 4. Доля обменных катионов в ЕКО подстилок подзолов.

ГЛАВА 4. ПОВЕДЕНИЕ СЕРЫ В ПОЧВАХ

Доминирующие на Кольском полуострове маломощные подзолы характеризуются невысоким содержанием и запасами серы (510-1110 кг/га в слое 0.5 м). Подстилка отличается максимальным содержанием серы (730-3000, в среднем 1700 мг/кг) в пределах профиля. Распределение серы в минеральной части профиля характеризуется минимумом в подзолистом (в среднем 71 мг/кг), максимумом - в иллювиальном (60-400, в среднем 190 мг/кг) горизонте и постепенным снижением к почвообразующей породе (63 мг/кг).

Подзол иллювиально-железистый

Подзол иллювиально-гумусовый

I I I I I

о о

Е Е

ВНР1 ВНР1

ВНР2 ВНР2 ■

ВС ■ Б орг □ Э фосф ВС 1 1 ■ 5 орг □ Э фосф

С с

О 200 400 600 800 0 400 800 1200 1600

Б, мг/кг Э, мг/кг

Рис. 5. Профильное распределение соединений серы в почвах.

В составе серосодержащих соединений органогенных горизонтов всех исследованных подзолов и минеральных горизонтов подзолов на сортированных флювиогляциальных отложениях преобладают органические соединения серы (рис. 5). Их содержание и запасы определяются совокупностью процессов поглощения и трансформации растениями, возвращения с опадом, превращений с участием микроорганизмов. Образование органических соединений является важным механизмом связывания серы в почвах, особенно в песчаных подзолах с низкой сульфат-адсорбционной способностью.

Содержание адсорбированных сульфатов в минеральной части профилей изменяется от 1 до 280 мг/кг с максимумом в иллювиальных горизонтах. Доля адсорбированных сульфатов обычно не превышает 20-40% от общего содержания серы в песчаных подзолах на сортированных флювиогляциальных отложениях и достигает 80% в подзолах на несортированной морене (рис. 5). Большая часть адсорбированных сульфатов растворима в воде и отличается высокой мобильностью. Однако в подзолах на несортированной морене водорастворимая фракция обычно не превышает 30% сульфатов, извлекаемых раствором фосфата.

Содержание серы и ее органических соединений в подстилках возрастает с приближением к источнику загрязнения. Однако различия в содержании серы в почвах фоновых и загрязненных участков не так велики, как в ее атмосферных выпадениях. При этом содержание серы и адсорбированных сульфатов в минеральных горизонтах почв не зависит от их поступления из атмосферы, а определяется преимущественно почвенными свойствами. Большинство подзолов по-прежнему способны связывать сульфаты в адсорбированной форме. Содержание сульфатов и их десорбция характеризуются сильным варьированием в связи с высокой природной изменчивостью гранулометрического состава, рН и количества органического вещества, оксидов и гидроксидов А1 и Ре в почвах. Повышенное соотношение Бцго^общ в иллювиальных горизонтах подзолов вблизи

комбината свидетельствует о возросшей мобильности сульфатов под воздействием техногенной нагрузки. В настоящее время содержание серы как в верхних органогенных, так и в минеральных горизонтах почв снизилось по сравнению с началом 1990-х годов, отражая троекратное снижение ее выбросов в атмосферу.

ГЛАВА 5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Длительное воздействие атмосферных выбросов ГМК "Печенганикель" и "Североникель" привело к загрязнению почв ТМ на значительной площади. С ростом техногенной нагрузки содержание основных поллютантов, № и Си, в подстилке возрастает на 2-3 порядка, достигая 6000-7000 мг/кг вблизи комбинатов. При этом содержание № и Си в подстилках еловых лесов вблизи ГМК «Североникель» выше, чем в подстилках сосновых лесов вблизи ГМК «Печенганикель» в связи с многолетними повышенными выбросами первого. Подстилка сосновых лесов содержит больше чем Си в связи с преобладанием его в составе выбросов комбината «Печенганикель». Повышенное по сравнению с № содержание Си в подстилках еловых лесов определяется ее превалирующим поступлением из атмосферы вблизи ГМК «Североникель» вплоть до 2005 г., когда соотношение металлов в составе выбросов изменилось, и большей буферной емкостью подстилок по отношению к Си. Повышенное содержание N1 и Си в подстилке наблюдается на удалении не менее 40 км от ГМК "Печенганикель" и 100 км от ГМК "Североникель" (рис. 6-7). Зависимости концентраций ТМ от расстояния хорошо аппроксимируются степенным законом.

С приближением к источникам загрязнения содержание Сс1 увеличивается на порядок (до 2-3 мг/кг), прослеживается тенденция к росту содержания РЬ (до 25 и 80 мг/кг). Резко, на 1 -2 порядка, возрастает содержание Ре. Содержание Мп и Хп в подстилке по мере приближения к комбинатам снижается, особенно резко вблизи ГМК «Североникель», вероятно, в результате вытеснения его из ППК катионами поллютантов и последующего выноса с почвенными водами.

ТМ характеризуются преимущественно аккумулятивно-элювиально-иллювиальным распределением по профилю с явным максимумом в подстилках и незначительным - в иллювиальных горизонтах. Иллювиальный максимум наиболее четко выражен для РЬ. С ростом загрязнения профильное распределение становится регрессивно-аккумулятивным. Содержание ТМ в минеральной части профиля в значительной степени определяется составом почвообразующих пород.

Многократное увеличение содержания и запасов М и Си в подстилке с ростом атмосферного загрязнения с очевидностью свидетельствует об ее барьерной функции (рис. 6-7). Роль лесной подстилки как важного биогеохимического барьера, препятствующего проникновению ТМ вглубь почв, в поверхностные и грунтовые воды наглядно проявляется при сравнении удельных (нормированных на мощность) запасов соединений никеля и меди в генетических

горизонтах фоновых и загрязненных почв. Если профильное распределение удельных запасов экстрагируемых смесью кислот соединений № в фоновых почвах характеризуется максимумом в породе, то в загрязненных почвах максимум смещается в подстилку. При этом более подвижные, доступные и потенциально доступные для растений соединения № и Си во всех почвах концентрируются в подстилке. Конечно, общая аккумуляция N1 в минеральной части почв достигает гораздо больших величин за счет большей плотности и мощности горизонтов. Запасы экстрагируемых смесью кислот соединений N1 в слое 0.5 м фоновых почв составляют около 4-10, а загрязненных - 70 г/м2 мелкозема. Однако если запасы N1 в подстилке не превышают нескольких процентов от общих запасов этих соединений в фоновых почвах, то в загрязненных почвах они достигают 35%. Запасы соединений Си в слое 0.5 м фоновых почв составляют 3-7 г/м2, а загрязненных - 30 г/м2. Вклад подстилки в формирование этих запасов возрастает от нескольких процентов в фоновых почвах до 70-85% в загрязненных почвах.

Основные закономерности поглощения N1 и Си почвами проанализированы в лабораторных статических экспериментах. С увеличением концентрации металлов в растворе возрастает поглощение их почвами. Лесные подстилки характеризуются большей поглотительной способностью, чем иллювиальные горизонты. Во всем диапазоне концентраций активность Си в подстилках гораздо ниже, чем в минеральных горизонтах. Изотермы адсорбции Си аппроксимируются уравнениями Генри для подстилок и уравнениями Фрейндлиха и Ленгмюра для иллювиальных горизонтов. Выявлена прямая связь параметров уравнений адсорбции Си с рН, содержанием ила и углерода и обратная связь - с содержанием подвижных соединений Си в почвах.

Повышенное содержание N1 в минеральных горизонтах почв в непосредственной близости от комбинатов связано, очевидно, с его проникновением из подстилки. Термодинамические свойства наиболее вероятных соединений N1, поступающих с атмосферными выпадениями, свидетельствует об их повышенной растворимости по сравнению с соединениями Си. Соединения N1 в почвах также отличаются повышенной подвижностью по сравнению с Си. В процессе деградации лесных экосистем и развития эрозии в непосредственной близости от комбината подстилка теряет способность к аккумуляции N1, концентрация его в верхних горизонтах снижается, а глубина проникновения вниз по профилю растет. Рост концентрации металлов в почвенных растворах загрязненных подзолов также свидетельствуют об усилении миграции элементов под воздействием техногенной нагрузки (табл. 1). Высокая аккумулирующая способность подстилок и ее ослабление под воздействием техногенной нагрузки подтверждены результатами балансовых расчетов в лабораторных модельных экспериментах с колонками. Под воздействием 5-летней нормы имитированных загрязненных осадков фоновая подстилка накапливает 710 мг №/м2 и 810 мг

Cu/м2. Загрязненная подстилка сохраняет буферную способность по отношению к Си (710 мг/м2), но резко снижает накопление Ni (280 мг/м2). Ni обладает повышенной мобильностью по сравнению с Си и, как показали результаты расчетов с помощью модели WHAM VI, активно мигрирует по профилю подзолов как в ионной форме, так и в составе комплексных органических соединений.

1900

Ni, О

itlL^

6 5 1 7 8 11 12 16 3441 58 75 77 Расстояние, км

1000

800

-с 600 2

з 400

200 0

5900 5600 Си, О

1 1-

6 5 1 7 8 11 1216 3441 58 75 77 Расстояние, км

ж 2 20 Z

10 о

67 62

МБ

Ni, BHF

i llllllLl t

5 1 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 Расстояние, км

2 20 з О

58 Си, BHF

5 1 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 Расстояние, км

6 5/1 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 ГМК'

Cu> С О Си ar

■ Си HN03 □ Си NH4N03

ЩДЯШл

6 5 1 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 Расстояние, км

Расстояние, км

Рис. 6. Содержание № и Си в подзолах в зоне влияния ГМК «Печенганикель».

В подзолах Кольского п-ова «царская водка» полностью экстрагирует ТМ из подстилок и лишь частично - из минеральных горизонтов (10-80% РЬ и 2п, 30-90% Си и всего 3-14% Сё). Доля извлекаемых 0.43 М НЖ>3 потенциально

доступных соединений N1 составляет 3-8%, Си - 7-17%, РЬ - 15-30%, 2п и С<1 - 26% от их общего количества в минеральной части фоновых почв. Доля доступных для растений соединений ТМ (1 М ЫН4Ы03) не превышает нескольких процентов. Подвижность ТМ возрастает от породы к верхним горизонтам почв и от фоновых к загрязненным почвам.

2 3 7 18 20 22 23 24 28100101200 Расстояние, км

N1, ВНР

Щ ¿Ш1м у"

200 150

2 100

50 0

2 3 7 18 20 22 23 24 28100101200 Расстояние, км

Си, ВНЯ

2 3 7 18 20 22 23 24 28100101200 Расстояние, км

N1 С

Шь.

I-

■ N1 НЫОЗ □ N1 МН4Г\103

1Ш

100

"С! 60

2 3 7 18 20 22 23 24 28100101200 Расстояние, км

Си, С □ Си АР ■ Си Н1\103 □ Си N^N03

гт .

1 . П И 0. п

3 7 18 20 22 23 24 28100101200 Расстояние, км

Рис. 7. Содержание N1 и Си в подзолах в зоне влияния ГМК «Североникель».

Значимых изменений содержания доступных соединений М и Си в подстилках сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» по сравнению с таковым в 1991-2002 гг. не выявлено. В условиях сохраняющихся объемов вы-

бросов ТМ комбинатом это свидетельствует о стабилизации, установлении динамического равновесия в системе атмосферные выпадения - почва. В подстилках еловых лесов вблизи ГМК «Североникель» содержание доступного N1 имеет тенденцию к снижению, отражая значительное сокращение его выбросов; содержание Си значимо не меняется. Дальнейшее сокращение выбросов приведет к снижению содержания в почвах ТМ, но с заметным временным отставанием, вызванным их высокими запасами, накопленными в предыдущие десятилетия.

ГЛАВА 6. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РАСТВОРОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Почвенные растворы подзолов лесных экосистем Кольского п-ова характеризуются кислой реакцией, высоким содержанием органического вещества, преобладанием среди катионов Са, а среди анионов неорганических кислот - сульфатов (рис. 8). Растворы подзолов ельников обогащены Са, Mg, А1 и Си и обеднены нитратами и аммонием по сравнению с подзолами сосняков.

С приближением к источникам загрязнения концентрации N1' в почвенных растворах возрастают на 1-3 порядка, Си на порядок, Сс1 в несколько раз, превышая критические значения (табл. 1). Доля ТМ в сумме катионов возрастает от десятых долей до единиц процента. При этом Си более прочно фиксируется органическим веществом подстилки, а № и Сс1 активно вымываются в нижележащую толщу.

101 28 7 8 16 41 Ю1 28 7 8 16 41

Расстояние от ГМК, км Расстояние от ГМК, км

"Североникель" "Печенганикель" "Североникель" "Печенганикел1

Рис. 8. Изменение катионно-анионного состава почвенных растворов по градиентам загрязнения.

Техногенная трансформация подзолов сопровождается снижением концентраций К, а под ельниками - еще и Са, 1Ча, Мп и 7.п в растворах подстилок и ростом концентраций этих элементов в иллювиальных горизонтах. С

нарастанием атмосферного загрязнения концентрации углерода органических веществ в растворах подстилок снижаются, отражая деградацию фитоценозов. Концентрации сульфатов в растворах подзолов сосняков возрастают, а ельников -изменяются слабо в связи с более резким сокращением выбросов 802 (рис. 8).

Таблица 1. Изменения состава почвенных растворов подзолов по градиентам загрязнения (мг/л, средние значения)

Я* Сров Са М8 К А1 Мп № Си са РЬ

Подзолы под сосняками в зоне влияния ГМК «Печенганикель»

Горизонт О

41 150 9.21 2.42 9.49 1.38 0.88 0.11 0.051 0.0017 0.008 0.13

16 87 7.71 4.30 8.38 1.54 0.82 0.55 0.19 0.0018 0.004 0.09

8 61 18.7 11.4 3.42 0.49 1.17 3.18 0.64 0.0051 0.002 0.15 ]

Горизонт ВНР

41 12 0.71 0.31 0.43 0.01 0.02 0.001 0.0001 0.0001 0.03

16 10 2.32 2.12 4.49 0.79 0.33 0.075 0.001 0.0003 0.10

8 27 5.77 2.00 2.54 0.50 0.18 1.03 0.002 0.0011 <ЭЬ 0.08

Отношение концентраций элементов в горизонтах О и ВНР

41 13 13 7.7 22 200 42 120 510 17 100 4.3

16 9 3.3 2.0 1.9 1.9 2.5 7.3 200 5.3 370 0.9

8 2 3.2 5.7 1.3 1.0 6.4 3.1 270 4.8 9 2.0

Подзолы под ельниками в зоне влияния ГМК «Североникель»

Горизонт О

101 120 11.2 4.1 9.7 2.53 0.98 0.100 0.133 0.0006 0.0046 0.18

28 110 3.99 0.83 6.75 0.34 1.02 0.175 0.272 0.0009 0.0048 0.04

7 64 4.39 1.18 1.25 0.74 0.13 1.307 0.612 0.0024 0.0028 0.05

Горизонт ВНТ

101 8 1.32 0.60 0.40 0.03 0.03 0.003 0.001 0.0001 <ВЬ 0.01

28 9 2.58 0.76 3.37 0.24 0.35 0.150 0.003 0.0005 <ОЬ 0.03

7 5 3.65 1.24 0.98 0.15 0.19 1.357 0.004 0.0010 0.06

Отношение концентраций элементов в горизонтах О и ВНР

101 15 8.5 6.8 24 85 38 34 220 7.5 46 13

28 12 1.5 1.1 2.0 1.4 2.9 1.2 110 1.8 26 1.4

7 12 1.2 1.0 1.3 4.9 0.7 1.0 150 2.4 14 0.8

* - расстояние от комбинатов, км, ** - < предела обнаружения (РЬ <0.0005 мг/л).

Лесная подстилка обладает на один-два порядка повышенными концентрациями всех элементов в растворе по сравнению с иллювиальным горизонтом. Сужение соотношения концентраций элементов в растворах из этих

горизонтов с нарастанием загрязнения свидетельствует о частичной потере подстилкой барьерных функций (табл. 1).

С помощью регрессионного анализа обнаружена прямая связь концентраций №, Си и 7п в почвенных растворах с содержанием потенциально доступных соединений металлов в почвах и концентрациями растворимого органического вещества.

ГЛАВА 7. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ КАК КОМПОНЕНТОВ ЭКОСИСТЕМ К ЗАГРЯЗНЯЮЩИМ ВЕЩЕСТВАМ

Современные подходы к оценке устойчивости почв к загрязняющим веществам основаны на почвенно-экологических принципах. Экологическая устойчивость почв определяется их способностью предотвращать поступление поллютантов в сопредельные среды в количествах, представляющих опасность для живых организмов. Степень проявления негативных процессов обусловливается как соотношением и формами поступления поллютантов и их трансформацией во времени, так и природой и емкостью буферных систем почвы. Под экологическим риском понимается вероятность возникновения негативных изменений или отдалённых неблагоприятных последствий этих изменений в экосистемах, вызванных воздействием поллютантов.

Маломощные кислые песчаные подзолы Кольского п-ова характеризуются низкой устойчивостью к антропогенному подкислению. Поглощение (связывание) поступающих с атмосферными осадками протонов происходит в процессах выветривания минералов, катионного обмена и адсорбции сульфатов. Для анализа и прогноза долговременной реакции почв лесных экосистем на кислотную нагрузку апробированы стационарные и динамические процесс-ориентированные модели.

Подзол иллювиально-железистын Подзол иллювиально-гумусовый

Рис. 9. Гранулометрический состав подзолов.

Скорость выветривания оценена с помощью многослойной геохимической модели PROFILE на основании детального исследования грануломет-

рического и минералогического состава подзолов. Гранулометрический состав характеризуется преобладанием фракции мелкого песка, содержание ила не превышает 1-3% (рис. 9). В минералогическом составе доминируют кварц и полевые шпаты, преимущественно плагиоклазы, а также амфиболы и биотит. Оценка по модели PROFILE свидетельствует о низкой скорости выветривания, не превышающей 0.05-0.28 кмоль(+)/(гатод) в слое 50 см. В связи с низкой скоростью выветривания, единственным долговременным источником оснований в почве, исследуемые подзолы чувствительны к подкислению.

6 1 5 _ 4 3

2 —

0.8

0.6

0.4

0.2 -

о -1945

Рис. 10. Прогноз изменения свойств почв под влиянием кислотных выпадений.

Модельная оценка с помощью динамической процесс-ориентированной модели SMART (Simulation Model for Acidification's Regional Trends) подтверждает низкую устойчивость маломощных кислых песчаных подзолов Кольского п-ова к антропогенному подкислению. Их долговременная реакция на атмосферные кислотные выпадения определяется величиной кислотной нагрузки и почвенными свойствами. Современный уровень кислотных выпадений не приводит к существенным изменениям химических свойств фоновых почв (рис. 10). Однако повышенная кислотная нагрузка сопровождается, согласно расчетам, быстрым снижением рН почв и потерей ими обменных оснований. При этом нейтрализация поступающих из атмосферы кислотных компонентов осуществляется в процессах выветривания минералов, адсорбции протонов и растворения алюмосодержащих соединений. Сокращение выбросов на 30% снизит, но не устранит негативные изменения свойств почв; для их прекращения необходимо 90% сокращение выбросов S02 в атмосферу. Удовлетворительное совпадение расчетных величин с экспериментальными позволяет считать прогноз реалистичным несмотря на

рн

41 км

90% ; 30%

1990

Насыщенность основаниями

1995

2045

90% С 30% 1990

рН

16 км

90%

. 30%

1990

Насыщенность основаниями

1945

1995

2045

принятые в модели допущения, неопределенность входных параметров и критических значений диагностических показателей подкисления почв.

Следует отметить, что несмотря на локальное подкисление почв в зоне влияния источников загрязнения одновременное поступление щелочных и щелочно-земельных металлов с атмосферными выпадениями тормозит подкисление в региональном масштабе. Происходящее на протяжении последних двух десятилетий сокращение выбросов S02 в атмосферу способствует улучшению кислотного состояния почв.

Оценка устойчивости почв по отношению к тяжелым металлам и нормирование их содержания основаны на определении критического (порогового) воздействия, соответствующего допустимому риску. Критическими считаются такие содержания / концентрации ТМ в почвах / почвенных растворах, которые не оказывают заметное неблагоприятное воздействие на растения и почвенную биоту. К этим величинам количественно близки токсикологические показатели, соответствующие нижнему пределу толерантности организмов.

Результаты биотестирования с помощью представителей семейств Gramíneae, Poáceae и Brassicaceae свидетельствуют о высокой фитотоксичности ТМ в загрязненных почвах и растворах. Концентрации воздействия Ni в растворе, вызывающие 5% снижение (ЕС5) длины проростков, изменяются в пределах 0.652.9 мг/л, а Си - в пределах 0.16-1.0 мг/л. В длительном опыте с Avena sativa и Secale cereale ЕС5 добавленного в иллювиально-гумусовые подзол Ni меняются в диапазоне 2.5-6.1, а Си - 15-23 мг/кг в зависимости от вида растения.

Влияние свойств почв на фитотоксичность никеля и меди исследовали в модельном эксперименте с 6 типами почв, различающихся по кислотности, содержанию органического вещества и ила (подзолы иллювиально-железистый и иллювиально-гумусовый, дерново-подзол иллювиально-железистый, дерновая, дерново-подзолистая и аллювиальная светлогумусовая почвы). Реакция тест-объектов, щучки дернистой (Deschampsia cespitosa) и райграсса многолетнего (Lolium perenne), на воздействие ТМ сходна. Внесение Ni и Си в почвы в виде нитратов в концентрациях от 0 до 600 мг/кг сопровождалось замедлением прорастания и снижением фитомассы злаков. В зависимости от свойств почв 5%-ное снижение фитомассы щучки происходило в диапазонах 1.7-16 и 5.6-30 мг/кг сорбированных и 0.03-0.30 и 0.007-0.19 мг/л водорастворимых Ni и Си соответственно. Совместное присутствие металлов вызывало снижение показателей фитотоксичности. Си отличается большей фитотоксичностью по сравнению с Ni.

Согласно результатам фитотоксикологических экспериментов при существующих в корнеобитаемой толще почв концентрациях Ni и Си вероятно их токсичное воздействие на лесную растительность на расстоянии до 25-35 км от источников загрязнения. Пониженные по сравнению с ПДК величины ЕС5 ТМ в почвах и растворах ставят вопрос об уточнении величин нормативных показателей на основе экологических принципов.

Современные риски избыточного накопления ТМ оценивали путем сравнения реальных содержаний их потенциально доступных соединений в почвах с критическими содержаниями, рассчитанными с помощью выведенной на основании экотоксикологических экспериментов зависимости от pH и содержания органического вещества (Lofts et al., 2004). Анализ показал, что высокое атмосферное поступление ТМ, в первую очередь Си, представляет реальную угрозу для функционирования и биоразнообразия почв и наземных экосистем Кольского п-ова. Критические содержания Си в подстилках сосновых и еловых лесов превышены на расстоянии до 30 км от источников загрязнения; небольшие превышения характерны и для иллювиальных горизонтов подзолов ельников. Избыточным накоплением Си и Ni по сравнению с их критическими содержаниями отличаются почвы техногенных пустошей как до, так и после ремедиации. Современное накопление РЬ и Cd не превышает их критических концентраций в почвах. Величины критических содержаний металлов в значительной степени определяются свойствами почв. Бедные органическим веществом иллювиально-железистые подзолы менее устойчивы по отношению к ТМ по сравнению с иллювиально-гумусовыми подзолами. Критические содержания ТМ в подстилках примерно на порядок превышают таковые в минеральных горизонтах. Хемо-фитостабилизация не привела к заметному увеличению устойчивости почв к ТМ.

Варьирование свойств почв, методические ограничения, применение основанных на результатах лабораторных экотоксикологических экспериментов функций для расчета критических содержаний металлов в почвах могут оказывать заметное влияние на итоги анализа рисков избыточного поступления ТМ в наземные экосистемы. Полученные результаты представляют собой первую попытку анализа экологических рисков воздействия ТМ в регионе и должны уточняться по мере совершенствования методологии и методов оценки и накопления экспериментальных данных.

ГЛАВА 8. РОЛЬ ПОЧВ В ТЕХНОГЕННОЙ ДИГРЕССИИ ЛЕСНЫХ

ФИТОЦЕНОЗОВ

Дигрессия растительных сообществ экосистем сосновых и еловых лесов в зонах влияния медно-никелевых комбинатов на Кольском п-ове обусловлена комплексом факторов, среди которых ведущую роль играет атмосферное загрязнение. Прямое воздействие атмосферных поллютантов и вызванные им нарушения питательного режима почв, действующие на фоне суровых климатических условий, контролируют разнообразие видов как с корневой (деревья, кустарнички, злаки), так и с атмосферной (лишайники, мхи) стратегиями питания, определяя снижение разнообразия фитоценозов, деградацию и гибель лесных экосистем. Загрязнение сопровождается обеднением видового состава, снижением проективного покрытия и фитомассы напочвенного покрова. Известные как биоиндикаторы Pinns sylvestris, виды рода Cladonia, Pleurozium schreberi и

Hylocomium splendens наиболее чувствительны, тогда как Behtla tortuosa, Empetrum hermaphroditum, Vaccinium vitis-idaea, напротив, сравнительно устойчивы к атмосферному загрязнению (рис. 11). Среди мхов Pohlia nutans сравнительно устойчив к воздействию поллютантов, заселяя подстилку техногенной пустоши в отсутствие конкуренции со стороны других видов. Для объективной дифференциации стадий техногенной сукцессии фитоценозов в условиях атмосферного загрязнения полезны ординационные методы; при этом индекс выравненное™ видов наиболее четко разделяет сообщества.

В сочетании с экстремальными климатическими условиями и прямым воздействием атмосферных поллютантов техногенная трансформация почв является важнейшим фактором деградации напочвенного покрова лесных фитоценозов. Среди почвенных свойств уровни загрязнения подстилки ТМ и обеспеченности элементами питания вносят определяющий вклад в уменьшение разнообразия фитоценозов (рис. 11).

Politrichum communis Deschampsia cespitosa] т|/

Vaccinium myrtillu$lad°nia 9га^ " Clad о nía deforijíip -Пшв

Betula tortuQ^&J v-^ladon¡a rangiferina

0.4

0.2

ДРв

'^Pinus sylvestris

-0.2

-0.4

ткв

521° Са PHeaeij Лшв ^¿¿HÍMn........»к -------

О ДРв

ГК1

0.2

0.4

Рис. 11. Связь разнообразия фитоценозов с атмосферными выпадениями (слева) и свойствами почв (справа). Дрв, ТКВ, Лшв, Мхв - индексы разнообразия древесного, травяно-кустарничкого, лишайникового и мохового ярусов; 8ВЫП, ^¡¡вып и Сивып - атмосферные выпадения поллютантов, Я - расстояние до комбината; Мощн - мощность, Запасы - запасы подстилки; символами элементов обозначены содержания их доступных соединений в почвах.

Элементный состав сосны и ели в фоновых районах типичен для бореальных лесов Кольского полуострова. И сосна, и ель относятся к низкозольным кали-кальцефилам.

Элементы питания. Хвоя сосны текущего года характеризуется преобладанием N и К, а также повышенным содержанием Са и по сравнению

с другими органами. При старении хвои элементный состав ее меняется в сторону накопления малоподвижного Са в форме оксалатов и потери подвижных К, Г^ и N в связи с их локализацией в зоне активного роста растений. Возрастные закономерности изменения содержания элементов питания сохраняются в условиях загрязнения. Мелкие ветви сосны характеризуются высокими уровнями накопления минеральных элементов, сопоставимыми с ассимилирующими органами. Кора и древесина ствола отличаются низким содержанием макроэлементов (за исключением Са в коре).

Ель характеризуется сходными с сосной природными особенностями распределения элементов питания и их возрастной динамики в различных органах. При этом и хвоя текущего года, и многолетние органы ели почти вдвое обогащены Са по сравнению с сосной. С нарастанием загрязнения содержание Са и М§ в хвое ели снижается в связи с выщелачиванием кислыми осадками. Содержание К и N. напротив, возрастает, вероятно, в связи со снижением возраста хвои и ретра-нслокацией элементов из интенсивно опадающей хвои в хвою текущего года.

Поллютанты. Хвоя сосны и ели фоновых участков отличается повышенным содержанием поллютантов по сравнению с незагрязненными районами Кольского п-ова как в связи с выбросами местных предприятий, так и с дальним атмосферным переносом. С приближением к источникам загрязнения содержание серы в органах сосны и, особенно, ели увеличивается (табл. 2).

Содержание М и Си в хвое фоновых участков при старении практически не меняется, а в хвое загрязненных участков возрастает. Многолетние ветви и кора накапливают металлы по сравнению с хвоей (рис. 12). Содержание ТМ в древесине сосны и ели, также как и макроэлементов, очень низкое. При этом ель поглощает значительно больше N1 и Си по сравнению с сосной, вероятно, в связи с большей листовой поверхностью и повышенными выбросами металлов ГМК «Североникель» по сравнению с ГМК «Печенганикель».

Накопление ТМ органами сосны и ели по градиентам загрязнения характеризуется сходными закономерностями, наиболее ярко проявляющимися у ели. Рост атмосферного загрязнения сопровождается резким накоплением в хвое № и Си (табл. 2). По сравнению с фоном концентрации этих металлов в хвое елового редколесья возрастают соответственно в 60-70 и 20 раз. Следует отметить уменьшение возраста хвои с 5-6 лет на условно фоновых территориях до 2-3 лет вблизи комбината. Под воздействием загрязнения содержание № и Си в мелких ветвях и коре ели увеличивается на 2 порядка по сравнению с фоном, что в значительной степени обусловлено механическим осаждением и накоплением металлсодержащей пыли на поверхности коры благодаря ее шероховатой структуре. С приближением к источнику загрязнения концентрации N1 в древесине ели возрастает в 5, меди - в 1.5 раза. Анализ древесины сосны и ели по годовым кольцам также свидетельствует о загрязнении ТМ молодой (25-летней) древесины по сравнению со старой, сформировавшейся в период низкого уровня промышленных выбросов.

1500

1200

І2 900

- 600

сл

300-

160

140і

120

100

и 80

г. 40

хвояО хвояЗ ветви

кора ствол

250

200

150

І 100

хвояО хвояЗ ветви кора ствол

~зг

8 2100

1800 ■

1500.

Ё 1200 •

и Е 900 •

600-

300.

N1 1200

1 ООО

800

■X

600

2 400

200-

Си 1200

1000

800

Ї2

и 600

3 и 400

200

хвояО хвояЗ ветви

кора ствол

хвояО хвояЗ ветви кора ствол

хвояО хвояЗ

ветви Сосна

кора ствол

хвояО хвояЗ ветви кора ствол Ель

Рис. 12. Изменчивость содержания серы, никеля и меди в органах сосны в зоне влияния ГМК «Печенганикель» (слева) и ели в зоне влияния ГМК «Североникель» (справа). Хвоя 0 - хвоя текущего года, хвоя 3 - хвоя 3-его года жизни. Приведены среднее (=), медиана (—), нижний и верхний квартили (границы прямоугольника), 95% доверительный интервал (-Ц -р). Звездочки - значения, выходящие за рамки 95% доверительного интервала.

Содержание РЬ и Сс1, сопутствующих поллютантов, возрастает от хвои к многолетним органам. При этом ель накапливает в несколько раз больше РЬ, чем сосна. С приближением к комбинату содержание РЬ в хвое, мелких ветвях и коре ели увеличивается в десятки раз по сравнению с фоном. Однако в древесине свинец не накапливается. С ростом атмосферного загрязнения содержание СсІ в хвое, ветвях и коре увеличивается в 4-7 раз, в древесине - вдвое.

В отличие от большинства ТМ концентрации Мп и гп в хвое, ветвях и коре ели снижаются с нарастанием загрязнения. Обеднение хвои ели Мп и 2п обусловлено, вероятно, антагонистическими отношениями с Бе, N1, Си. Вероятны также процессы выщелачивания Мп и 7.п кислыми осадками. Содержание металлов в древесине мало меняется с расстоянием от источников загрязнения.

При анализе коэффициентов накопления (табл. 2) обращает на себя внимание обеднение хвои элементами питания (Са, и и обогащение хвои и многолетних органов серой и ТМ, особенно N1 и Си. Характеризующиеся максимальным накоплением поллютантов многолетняя хвоя и кора сосны и ели могут быть рекомендованы для биомониторинга атмосферного загрязнения.

Таблица 2. Коэффициенты накопления элементов в органах сосны и ели техногенных редколесий по отношению к фоновым участкам

Органы Са М§ К N Б № Си Ссі РЬ

Сосна

Хвоя 0 г. 0.8 0.8 0.9 0.9 1.3 4.4 2.9 1.1 1.5 0.4

Хвоя 3 г. 0.7 1.1 0.9 1.1 1.4 17 И 1.6 14 0.2

Ветви 1.7 1.0 1.6 0.7 2.2 10 8.1 3.4 7.4 0.3

Кора 1.4 7.1 3.6 1.2 8.5 27 18 1.7 1.1 1.9

Древесина 1.2 1.3 1.1 1.0 0.5 1.6 0.9 1.3 2.2 1.0

Ель

Хвоя 0 г. 0.5 0.8 1.4 1.3 2.0 60 24 7.6 17 0.2

Хвоя 3 г. 0.9 0.6 1.3 1.4 2.7 75 18 4.2 13 0.5

Ветви 0.9 1.1 3.5 0.8 10 260 120 3.2 28 0.6

Кора 0.9 0.6 0.3 0.9 2.9 320 210 3.9 10 0.6

Древесина 1.3 1.6 1.3 0.8 5.5 5.5 1.5 2.0 0.6 1.1

Мониторинг элементного состава сосны и ели на протяжении 20 лет (1991-2011 гг.) позволил охарактеризовать временную динамику загрязняющих веществ. Уровень поглощения N1 и Си хвоей и корой сосны в фоновом сосняке остался прежним. Не изменился он и для молодой хвои на загрязненных участках, тогда как трехлетняя хвоя в техногенном редколесье накопила к настоящему времени больше N1 и Си по сравнению с прошлым десятилетием. Поскольку аналогичного накопления не наблюдается в коре сосны, а выбросы ТМ ГМК «Печенганикель» постоянны, логично предположить преимущественно почвенный источник поступления ТМ в растения за счет снижения их барьерных функций под воздействием техногенной нагрузки.

Поглощение № и Си хвоей ели сохраняется на прежнем уровне в фоновом ельнике и демонстрирует тенденцию к снижению на загрязненных участках, особенно в елово-березовом редколесье (7 км от комбината). Уменьшение поглощения ассимилирующими органами ели ТМ связано преимущественно со сниже-

нием доли их поступления из атмосферы. Замедленный отклик ели на сокращение выбросов ТМ обусловлен их большими запасами, накопленными в почве.

11 12 16 34 41 58 75 77

50 -40 1 30 20 10 -О

60 п 60 ^ 40

г эо "2010 О

11 12 16 34 41 68 76 77

о Древесина

□ Кора ■ Ветви

□ Хвоя

Щш

6 6 7 8 11 12 16 34 41 68 76 77 Расстояние, кіл

Сосна

18 20

24 28 100 101 200

183 160 140 120 -100 -80 -60 -40 20 -0

Аш

7 18 20 21 24 28 100 101200

18 20 21 24 28 100 101 200 Расстояние, км

Ель

Рис. 13. Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе сосны в зоне влияния ГМК «Печенганикель» (слева) и ели в зоне влияния ГМК «Североникель» (справа).

Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе сосны и ели. Сосновые леса Кольского п-ова характеризуются низкой биомассой и продуктивностью. Биомасса сосны не превышает 5 кг/м2 в фоновых сосняках и снижается до 1-2 кг/м с нарастанием загрязнения (рис. 13). Основной вклад в биомассу вносит древесина (64-80%), доля коры не превышает 10-12%. Доли хвои и мелких ветвей

в фоновых условиях составляют 15 и 10% и снижаются вследствие дефолиации с ростом загрязнения.

В сосновых лесах (рис. 13), удаленных от источника загрязнения, сосна накапливает ~9 мг Ni, 10 мг Си, 1-2 мг РЬ, 0.4 мг Cd и 50-80 мг/м2 Zn. Под воздействием техногенного загрязнения, несмотря на снижение биомассы, накопление Ni и Си в биомассе сосны возрастает, a Zn - снижается. В загрязненных районах кора сосны аккумулирует наибольшее количество Ni и Си (до 90% от общего содержания металла в биомассе).

Еловые леса, как и сосновые, обладают низкой биомассой и продуктивностью. Биомасса ели не превышает 8 кг/м2 в фоновых ельниках и постепенно снижается с приближением к источнику загрязнения. Основной вклад в биомассу вносит древесина (70-80%), доля хвои не превышает 9-12, мелких ветвей - 7-12, коры - 3-4%.

В еловых лесах фоновых районов ель накапливает около 6 мг Ni, 11 мг Си, 2 мг РЬ, 0.4 мг Cd и 150 мг Zn/м2. Под воздействием загрязнения аккумуляция Ni, Си, РЬ и Cd елью возрастает и затем вновь снижается в связи с сокращением биомассы. В загрязненных районах ветви и кора ели накапливают наибольшую долю Ni, Си и РЬ от общего количества металла в биомассе. Cd и Zn аккумулируются преимущественно в древесине, а с ростом загрязнения - и в ветвях.

Связь содержания тяжелых металлов в растениях и почвах при атмосферном загрязнении. С помощью корреляционного анализа обнаружена значимая прямая связь содержания Ni и Си в хвое, ветвях, коре и Ni в древесине сосны с содержанием доступных металлов в подстилках подзолов сосновых лесов вблизи комбината «Печенганикель». В еловых лесах зоны влияния комбината «Североникель» значимая прямая связь между содержанием Ni и Си в органах ели и в почвах характерна как для подстилки, так и для минеральных горизонтов. Прямая корреляция выявлена в ряде случаев для РЬ и Cd.

Связь содержания ТМ в органах сосны и ели (Мераст) с содержанием доступных соединений металлов в почвах (Мепочва) аппроксимируется уравнением линейной регрессии

log(MepaCT) = а + к* log(Meno4Ba), где а и к - эмпирические коэффициенты. Величины коэффициентов а и к представлены в таблице 3 ([Me] = мг/кг, se - стандартная ошибка, R2 -коэффициент детерминации).

Содержание Ni в органах сосны и ели прямо связано с его содержанием как в подстилках, так и в иллювиальных горизонтах почв сосняков и ельников. С ростом содержания доступных соединений Си в подстилке ее содержание в хвое, ветвях и коре сосны и ели также увеличивается. Однако связь практически отсутствует для иллювиальных горизонтов подзолов в обоих типах леса. Результаты регрессионного анализа свидетельствуют о более интенсивном поглощении Ni и Си елью по сравнению с сосной. При этом Ni поглощается

активнее, чем Си (табл. 3). Значимой связи между содержанием РЬ, Сс1 и Ъх\ в биомассе сосны и ели и в почвах не обнаружено.

Таблица 3. Параметры уравнений связи содержания N1 и Си в растениях и почвах

Гори зонт Орган № Си

к ее к І 5Є | I?

Сосна, сосновые леса в зоне влияния ГМК «Печенганикель»

0 Хвоя 0 года 0.38 0.07 0.73 - - _

Хвоя 3 года 0.65 0.08 0.87 0.55 0.12 0.65

Ветви 0.61 0.08 0.82 0.48 0.11 0.62

Кора 0.75 0.11 0.81 1.06 0.12 0.88

Древесина 0.14 0.06 0.26 . . _

ВНР Хвоя 0 года 0.39 0.14 0.38 1.45 0.58 0.32

Хвоя 3 года 0.59 0.23 0.34 - - _

Ветви 0.64 0.19 0.48 - - _

Кора 0.77 0.25 0.43 - _

Древесина 0.19 0.08 0.27 _

Ель, еловые леса в зоне влияния ГМК «Североникель»

О Хвоя 0 года 0.68 0.07 0.90 0.60 0.07 0.88

Хвоя 3 года 0.72 0.08 0.91 0.58 0.06 0.91

Ветви 0.95 0.10 0.91 0.76 0.12 0.83

Кора 1.00 0.08 0.95 0.79 0.09 0.89

Древесина 0.37 0.09 0.64 0.09 0.02 0.69

ВНР Хвоя 0 года 0.74 0.12 0.80 - _ _

Хвоя 3 года 0.78 0.14 0.77 - - _

Ветви 1.02 0.19 0.76 - _ _

Кора 1.08 0.17 0.81 - _

Древесина 0.48 0.06 0.87 - - -

Запасы тяжелых металлов в древостоях и почвах. В сосновых и еловых лесах аккумуляция N1' сосной и елью не превышает 10% запасов доступных для растений соединений металла, накопленных в полуметровом слое подзолов (рис. 14). Относительная аккумуляция Си сосной и елью заметно выше и достигает 20-30% запасов ее доступных соединений в почвах. Накопление в биомассе сосны и ели РЬ не превышает обычно 2-7% относительно его запасов в подзолах. Столь же низка относительная аккумуляция Сс1 в биомассе ели и немного выше - в биомассе сосны. Сравнительно высокое накопление в биомассе сосны и ели по отношению к запасам в почвах (10-30%) свойственно 7.п. С приближением к источнику загрязнения запасы в подзолах доступных для растений соединений М и Си возрастают в сотни раз, аккумуляция их в биомассе сосны и ели увеличивается в десятки раз, а относительное накопление снижается.

Аналогичные, но менее выраженные закономерности, характерны и сопутствующих поллютантов - РЬ и С<1

№ N1

для

6 5 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 Расстояние, км

■ Биомасса □ Почва

I I ■ 1 I

7 18 20 21 24 28 100 101 200 Расстояние, км

Си

1111

I Биомасса □ Почва

5000

3000

О 2000 -

||П

5 7 8 11 12 16 34 41 58 75 77 Расстояние, км

■ Биомасса □ Почва

.11111.

18 20 21 24 28 100 101 200 Расстояние, км

Рис. 14. Соотношение запасов никеля и меди в биомассе и 0.5 м слое почв сосновых лесов в зоне влияния комбината «Печенганикель» (слева) и еловых лесов в зоне влияния комбината «Североникель» (справа).

Таким образом, наряду с прямым поступлением ТМ из атмосферы, загрязнение почв и дисбаланс элементов питания вносят значительный вклад в техногенную трансформацию фитоценозов в лесных экосистемах. Несмотря на сокращение промышленных выбросов, значительная аккумуляция в почвах ТМ будет оказывать долговременное воздействие на их поглощение растениями благодаря корневому поступлению, а в техногенных редколесьях и пустошах - и поверхностному осаждению почвенной пыли с эродированных поверхностей.

ГЛАВА 9. РЕМЕДИАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ПУСТОШЕЙ

Неблагоприятные свойства почв - огромные запасы накопленных ТМ, обеднение элементами питания и органическим веществом, физические потери верхних слоев в результате эрозии, жесткий микроклимат, снижение биологической активности, угнетение корневых систем, истощение запасов семян - препятствуют естественному восстановлению растительности. Поэтому важными задачами являются выбор стратегии и метода ремедиации, оценка ее эффективности и, в случае необходимости, коррекция проводимых мероприятий.

К простым и экономически эффективным методам обработки загрязненных почв in situ, без значительных нарушений территории, относится промывание почв. Промывание с последующим перехватыванием ТМ использовано в инновационном методе Cleansoil (Чистая почва), апробированном для очистки загрязненных почв под существующей инфраструктурой вблизи ГМК «Североникель» на Кольском п-ове. Метод основан на установке системы рукавов, которые могут включать множество секций-карманов, внутри параллельных перфорированных труб, заложенных на ту или иную глубину с помощью горизонтального бурения. Карманы служат вместилищем подходящего сорбента, который поглощает пол-лютанты и может заменяться / удаляться по достижении необходимой степени очистки почв и впоследствии регенерироваться. Для увеличения подвижности связанных в верхних слоях почв ТМ и выноса их до контакта с сорбентом применяли обработку почвы водой, 0.01 М растворами соляной и лимонной кислот в течение двух месяцев. В качестве сорбента ТМ по результатам лабораторных адсорбционных экспериментов был выбран вспученный вермикулит, полученный обжигом природного вермикулита Ковдорского месторождения. Применение соляной и лимонной кислот увеличивало концентрацию № и Си в почвенном растворе до 10 раз по сравнению с поливом водой и контролем как в верхних слоях, так и в почвообразующей породе (ниже уровня заложения сорбента). Ni более подвижен по сравнению с Си. Количество мобилизованных ТМ со временем увеличивалось, усиливалась их миграция в нижние горизонты почвы. Процесс сопровождался ростом концентраций А1 и Fe в почвенном растворе и выраженным подкислением дерново-подзола при обработке соляной кислотой.

Содержание доступных Ni и Си в верхнем слое обработанных кислотами почв снизилось к концу эксперимента. Результаты свидетельствуют о перераспределении металлов между различными по прочности связи с почвенными компонентами соединениями и с глубиной. Однако доля металлов, высвободившихся из верхних слоев почвы в ходе кислотной обработки, невелика. Хотя НС1 более эффективна в мобилизации и перераспределении ТМ, высока вероятность подкисле-ния почв и потерь элементов питания при ее использовании. Лимонная кислота может быть рекомендована в качестве приемлемого для природной среды экстра-гента ТМ, хотя ее действие ограничено быстрым микробиологическим разложением. Обработка водой не привела к значимым изменениям в содержании ТМ.

Вермикулит способен эффективно связывать ТМ, но в полевом эксперименте их значительная часть не была перехвачена системой горизонтальных перфорированных труб с сорбентом. Закладка сорбента слоем более действенна. Система Cleansoil должна работать более эффективно при высоких концентрациях ТМ в почвенных растворах и низких скоростях миграции, в условиях преобладания диффузного механизма перемещения металлов. Частая смена сорбента будет способствовать интенсивному связыванию поллютантов. Однако промывание как «жесткий» метод, сильно нарушающий почвенные функции, следует применять с осторожностью в связи с возможностью токсичного действия мобилизованных поллютантов и загрязнения грунтовых вод.

Среди «мягких» методов стабилизации загрязненных почв in situ, направленных на снижение мобильности и биологической доступности ТМ и практически не нарушающих почвенные функции, относительная дешевизна, легкость в применении и эстетичность определяют преимущества хемо-фитостабилизации. Широкое использование хемо-фитостабилизации положено в основу масштабных работ по ремедиации техногенных территорий, начатых в 2003 г. Кольской ГМК в условиях сокращения атмосферных выбросов на основе канадского опыта (Winterhalder, 1996) и рекомендаций ИППЭС КНЦ РАН.

Ремедиация техногенных пустошей привела к улучшению свойств почв, проявляющемуся в снижении кислотности и обогащении элементами питания и сохраняющемуся в течение нескольких лет. Наименьшей кислотностью и наибольшей обеспеченностью элементами питания отличается почва с насыпным окультуренным слоем. Однако реакция среды большинства обработанных почв остается сильнокислой, а содержание доступных Са, Mg, К и Р гораздо ниже фонового уровня. Почвы обеднены доступным Мп и Zn. Большинство обработанных почв содержит столько же или больше доступных соединений Ni и Си, чем их необработанные аналоги. Во всех почвах (кроме почв с насыпным окультуренным слоем) содержание доступной Си больше, чем Ni, по-видимому, в связи с исчерпанием буферной способности почв по отношению к последнему и его выносом. Это свидетельствует о недостаточности мероприятий по снижению подвижности и биологической доступности металлов.

Посадки ив находятся в удовлетворительном состоянии, большая часть посадок сохранилась, но основные побеги у многих кустов погибли, развиты порослевые побеги. Вблизи комбинатов и на открытых верхних участках склонов с сильными ветрами жизненность кустов ив крайне низкая. Листовые пластинки ив поражены хлорозами и некрозами. Листья ивы в ивовых посадках содержат повышенные количества Ni и Си в связи с высокими уровнями загрязнения ими атмосферы и почв. Среди основных элементов питания содержание Са и Р в листьях ивы превышает фоновый уровень, К - близко к нему и Mg - значительно ниже. Для всех посадок характерен дефицит Мп и Zn, вызванный антагонистическими отношениями с Ni и Си.

В целях снижения кислотности, обогащения элементами питания и иммобилизации ТМ необходимо повторное известкование обработанных ранее почв и первичное известкование техногенных пустошей с помощью доломита в дозах до 10 т/га. Использование доломитовой муки в высоких дозах нерационально в связи с ее большими потерями при водной и ветровой эрозии. Для снижения потерь мелиоранта при первичном или повторном известковании песчаных почв целесообразно внесение преимущественно грубых фракций доломита - доломитового песка и доломитовой крошки.

Наряду с нормализацией рН почвенной среды, оптимизацией питательного режима и иммобилизацией ТМ путем известкования и внесения удобрений, важной задачей является увеличение сорбционной емкости песчаных почв за счет использования сорбентов. Кроме традиционных торфа, древесной коры, опилок, целесообразно применение вермикулита Ковдорского месторождения, обладающего высокой емкостью поглощения и эффективно связывающего N1 и Си. Внесение вермикулита может частично компенсировать действие доломита, т.к. способствует повышению рН и обогащению почв М§.

Хемо-фитостабилизация полезна при больших масштабах загрязнения, однако, его высокий уровень может препятствовать выживанию растений. Посадку ив следует проводить в предварительно подготовленную почву, через два года после ее известкования, во избежание дополнительного поглощения ТМ, вытесненных в почвенный раствор катионами кальция и магния.

Мероприятия по ремедиации техногенных территорий должны включать систематический мониторинг и периодическую коррекцию кислотности и питательного режима почв во избежание дефицита элементов питания и мобилизации тяжелых металлов.

ВЫВОДЫ

1. Преобладающие в почвенном покрове автономных ландшафтов Кольского полуострова маломощные иллювиально-железистые/гумусовые подзолы отличаются низкой устойчивостью к подкислению в связи с низкой скоростью выветривания - единственным долговременным источником оснований в почвах, низкой сульфат-адсорбционной способностью, низкими запасами обменных оснований. Согласно модельным оценкам, для предотвращения антропогенного подкисления необходимо 90% сокращение выбросов диоксида серы в атмосферу по сравнению с уровнем 1990 г.

2. Влияние атмосферных выпадений на кислотность почв неоднозначно. Локальное подкисление проявляется в снижении рН и потерях обменных оснований в верхних горизонтах подзолов техногенных редколесий. Одновременное поступление из атмосферы основных катионов препятствуют подкислению загрязненных почв. Сокращение выбросов диоксида серы в

атмосферу способствует поддержанию кислотности почв на обусловленном природными факторами уровне.

3. Выявлены основные закономерности взаимодействия почв с имитированными кислыми осадками. Лесные подстилки обладают высокой буферной емкостью и полностью нейтрализуют современную кислотную нагрузку. Они поглощают поступающие в ходе потенциометрического титрования протоны за счет быстрых катионообменных реакций, необменного протонирования растворимых и нерастворимых органических соединений.

4. Содержание серы и ее органических соединений в подстилках увеличивается с приближением к источнику загрязнения. Содержание серы и адсорбированных сульфатов в минеральных горизонтах сильно варьирует в зависимости от почвенных свойств. Образование органических соединений серы является важным механизмом ее связывания в подзолах с низкой сульфат-адсорбционной способностью. Большинство подзолов по-прежнему способны связывать сульфаты в адсорбированной форме. Повышенное поступление серы из атмосферы сопровождается ростом мобильности сульфатов. Сокращение выбросов в атмосферу диоксида серы привело к снижению ее общего содержания в подстилках и минеральных горизонтах почв по сравнению с началом 1990-х годов.

5. Длительное воздействие атмосферных выбросов привело к загрязнению почв никелем и медью на расстоянии не менее 40 км от ГМК «Печенганикель» и 100 км от ГМК «Североникель». Содержание никеля и меди в подстилках подзолов вблизи комбинатов возрастает на 2-3 порядка по сравнению с фоновыми, кадмия и свинца - в 2-8 раз. Содержание марганца и цинка снижается. Сокращение атмосферных выбросов определяет тенденцию к снижению содержания никеля и меди в подзолах еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель», но со значительным временным, лагом, вызванным большими запасами металлов в почвах. Содержание металлов в подзолах сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» сохраняется на прежнем уровне.

6. Подстилка служит важным биогеохимическим барьером, препятствующим миграции тяжелых металлов вглубь почвы и в сопредельные среды. Однако под воздействием загрязнения защитные функции подстилки ослабевают вплоть до полной утраты, и металлы проникают в минеральные горизонты.

7. С помощью статических и динамических лабораторных экспериментов количественно охарактеризовано распределение никеля и меди между твердой и жидкой фазами почв, обусловленное кислотностью, содержанием органического вещества, ила и подвижных соединений металлов.

8. Состав почвенных растворов служит чувствительным диагностическим показателем техногенной трансформации почв под воздействием

атмосферного загрязнения. С ростом загрязнения увеличивается миграционная активность всех элементов и, особенно, никеля. Концентрации никеля, меди и кадмия в растворах превышают предельно допустимые значения. Медь более прочно фиксируется органическим веществом подстилки, а никель активно вымывается в нижележащую толщу. Сужение соотношения концентраций элементов в растворах из подстилок и иллювиальных горизонтов с нарастанием загрязнения свидетельствует о частичной потере подстилкой функции биогеохимического барьера.

9. На основе анализа современных экологических рисков выявлено избыточное накопление тяжелых металлов в почвах для функционирования и биоразнообразия наземных экосистем Кольского полуострова. Рассчитаны критические уровни содержания тяжелых металлов в почвах, дифференцированные в зависимости от их свойств и различающиеся на порядок для органогенных и минеральных горизонтов подзолов. Критические содержания меди значительно превышены в почвах лесных экосистем на расстоянии до 30 км от источников загрязнения. Избыточное накопление меди и никеля по сравнению с их критическими уровнями свойственно почвам техногенных пустошей как до, так и после ремедиации. Современное накопление свинца и кадмия не превышает их критических содержаний в почвах. Величины критических содержаний металлов в значительной степени определяются свойствами почв.

10. Загрязнение атмосферы и почв сопровождается изменениями в составе, структуре и функционировании лесных фитоценозов, обусловливая их техногенную дигрессию. Наряду с трансформацией древесного яруса происходит обеднение видового состава, снижение проективного покрытия и фитомассы наземного яруса лесных фитоценозов. Среди почвенных свойств загрязнение подстилки тяжелыми металлами и обеднение элементами питания вносят определяющий вклад в уменьшение разнообразия фитоценозов.

11. Атмосферное загрязнение приводит к изменениям элементного состава органов сосны и ели, проявляющимся в накоплении никеля, меди, кадмия, свинца и серы и обеднении цинком. Хвоя ели вблизи источника загрязнения обеднена также кальцием, магнием и марганцем и обогащена калием и азотом. Мелкие корни отличаются максимальным накоплением тяжелых металлов. Временная динамика поглощения никеля и меди хвоей и корой практически неизменна для сосны в зоне влияния ГМК «Печенганикель» и характеризуется тенденцией к снижению для ели в зоне влияния ГМК «Североникель» в соответствии с динамикой выбросов комбинатов.

с возможной высокой долей поверхностного осаждения. Несмотря на низкую биомассу хвойных лесов на северном пределе их распространения аккумуляция тяжелых металлов в ветвях и коре, наряду с древесиной, достигает заметных величин и должна быть учтена при моделировании поведения тяжелых металлов в экосистемах и оценке экологических рисков.

13. С помощью корреляционного и регрессионного анализов обнаружена прямая связь содержания никеля и меди в хвое, ветвях, коре и древесине сосны и ели с содержанием доступных соединений металлов в корнеобитаемом слое почв, ослабевающая с глубиной. В сочетании с экстремальными климатическими условиями и прямым воздействием атмосферных поллютантов техногенная трансформация почв является важнейшим фактором деградации лесных экосистем Кольской субарктики

14. Иллювиально-железистые/гумусовые подзолы лесных экосистем сохраняют основные свойства, типичное строение профиля и классификационную принадлежность в условиях атмосферного загрязнения. Однако прямое и косвенное воздействие экстремального загрязнения приводит к развитию эрозии, разрушению верхних органогенного и подзолистого горизонтов и деградации подзолов в абраземы альфегумусовые на техногенных пустошах.

15. Ремедиация техногенных пустошей привела к снижению кислотности и обогащению почв элементами питания. Однако реакция среды большинства обработанных почв остается сильнокислой, а содержание доступных элементов питания ниже фонового уровня и потребности растений, в первую очередь, в магнии и калии. Почвы обеднены доступным марганцем и цинком. Обработка не привела к уменьшению доступности никеля и меди в большинстве почв. Посадки ивы на участках ремедиации находятся в удовлетворительном состоянии, но испытывают дефицит магния, марганца и цинка и поглощают повышенное количество никеля и меди.

16. Выявлены перспективы «мягких» методов стабилизации загрязненных почв in situ, направленных на снижение мобильности и биологической доступности тяжелых металлов с помощью процессов адсорбции, ионного обмена и осаждения. Даны рекомендации по коррекции технологии хемо-фитостабилнзации, включающие использование доломита вместо извести, фракционного состава и доз доломита, разделения во времени начального этапа подготовки почв (известкование), последующего внесения удобрений и посева многолетних трав и, наконец, высадки саженцев древесно-кустарниковых пород. Рекомендовано применение вермикулита Ковдорского месторождения в качестве мелиоранта. Для создания устойчивого травяного покрова целесообразно использование местных видов (например, Deschampsia cespitosa), устойчивых к суровым климатическим условиям и толерантных к повышенному содержанию тяжелых металлов в почвах.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Главы в монографиях и монографии:

1. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Под ред. Л.А. Гришиной. М.: МГУ, 1990. 205 с.

2. Кислотные осадки и лесные почвы / Под ред. В.В. Никонова, Г.Н. Копцик. Апатиты, 1999. 320 с.

3. Копцик Г.Н., Соколова Т.А., Макаров М.И., Дронова Т.Я., Толпешта И. Гл. 6.2. Деградация почв под влиянием кислых осадков // Деградация и охрана почв / Под ред. Г.В. Добровольского. М., 2002. С. 290-331.

4. Koptsik, G., Lofts, S., Karavanova, E., Naumova, N., Rutgers, M. Heavy metals in forest soils: Speciation, mobility and risk assessment. Chapter 6 // Heavy Metal Contamination of Soil: Problems and Remedies / I. Ahmad, S. Hayat, J. Pitchel (Eds.). New Delhi: Oxford & IBH Publishing Co. Pvt. Ltd., 2005. P. 105-156.

5. Koptsik, G., Eldhuset, Т., Koptsik, S., Aamlid, D. Response of boreal forest ecosystems to extreme air pollution from nickel-processing industry. Chapter 7 // Nickel in Relation to Plants / B. Ali, S. Hayat, A. Ahmad (Eds.). Narosa Publishing House Pvt Ltd., New Delhi, India, 2009. Chapter 7. P. 141-172.

6. Koptsik G.N., Demidova A.N., Smirnova I.E., Koptsik S.V., Prilepsky N.G. Response of pine forests to long-term air pollution at the northern tree line. Chapter 9 // Pine Forests: Types, Threats and Management / C.T. Frisiras (Ed.). New York: Nova Science Publishers, Inc., 2011.

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:

7. Копцик Г.Н., Силаева Е.Д. Буферность лесных подстилок к атмосферным кислотным осадкам // Почвоведение. 1995. № 8. С. 954-962.

3. Koptsik G., Koptsik S. Critical loads of acid deposition for forest ecosystems in the Kola Peninsula// Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 2553-2558. Koptsik G., Mukhina I. Effects of acid deposition on acidity and exchangeable cations in podzols of the Kola Peninsula // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1209-1214.

10. Копцик Г.Н., Недбаев Н.П., Копцик C.B., Павлюк И.Н. Загрязнение почв лесных экосистем тяжелыми металлами в зоне влияния комбината "Печенганикель" // Почвоведение. 1998. № 8. С. 988-995.

11. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Горленко, О.В. Модельный прогноз долговременной реакции подзолов Кольского полуострова на атмосферные кислотные выпадения // Почвоведение. 1999. № 2. С. 271-277.

12. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Венн К., Омлид Д., Странд Л., Журавлева М.А. Изменение кислотности и катионообменных свойств лесных почв под воздействием атмосферных кислотных выпадений // Почвоведение. 1999. № 7. С. 873-884.

13. Копцик С.В., Копцик Г.Н., Странд JI. Венн К., Омлид Д. Многопараметрический анализ кислотности и катионообменных свойств лесных почв в условиях атмосферных кислотных выпадений // Почвоведение. 1999. №8. С. 999-1008.

14. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Омлид Д. Трансформация элементного состава растений лесных биогеоценозов северной тайги под воздействием атмосферного загрязнения // Вестн. Моск. ун-та, сер. почвоведение. 1999. № 3. С. 37-49.

15. Koptsik G., Teveldal S., Aamlid D., Venn K. Calculations of weathering rate and soil solution chemistry for forest soils in the Norwegian-Russian border area with the Profile model // Appl. Geochem. 1999. V. 14/2. P. 173-185.

16. Копцик C.B., Копцик Г.Н. Многомерный статистический анализ реакции подстилок лесных почв на атмосферное загрязнение // Экология. 2000. № 2. С. 89-96.

17. Копцик Т.Н., Копцик С.В., Мурашкина-Миис М.А. Изменение химического состояния подстилок лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения // Лесоведение. 2001. № 6. С. 12-20.

18. Koptsik G., Koptsik S., Aamlid D. Pine needle chemistry near a large point S02 source in Northernmost Europe // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 929-934.

19. Koptsik, S., Koptsik G. Effects of acid deposition on forest ecosystems in northernmost Russia: modelled and field data. // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1277-1282.

20. Копцик Г.Н., Налбандян К.Ф. Загрязнение лесных экосистем тяжелыми металлами в зоне влияния медно-никелевого комбината на Кольском полуострове // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2002. 4. С. 3-12.

21. Koptsik G., Teveldal S., Koptsik S., Srand L. Calculations of weathering rate and soil solution chemistry for forest soils in the Norwegian-Russian border area with the PROFILE model. A Reply to the comment by M.E. Hodson // Applied Geochemistry. 2002. V. 17, No. 2. P. 123-127.

22. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю., Березина Н.А., Вахрамеева М.Г. Анализ взаимосвязи почв и растительности в лесных биогеоценозах методом главных компонент// Экология. 2003. 1. С. 37-45.

23. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Ливанцова С.Ю., Налбандян К.Ф., Федоров И.Д., Чернявский А.Г. Пространственная изменчивость свойств подзолов лесных биогеоценозов Кольского полуострова в условиях атмосферного загрязнения // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2003. № 2. С. 37-43.

24. Копцик Т.Н., Ерусланкина Л.В., Ливанцова С.Ю., Копцик С.В. Влияние атмосферного загрязнения на напочвенный покров лесных БГЦ Кольского полуострова // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2003. № 3. С. 22-29.

25. Koptsik S., Koptsik G., Livantsova S., Eruslankina L., Zhmelkova Т., Vologdina Zh. Heavy metals in soils near the nickel smelter: chemistry, spatial variation, and impacts on plant diversity // J. Environ. Monit. 2003. № 5. P. 441^i50.

26. Копцик Г.Н. Устойчивость лесных почв к атмосферному загрязнению // Лесоведение. 2004. № 4. С. 61-71.

27. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Меряшкина Л.В. Ординация растительных сообществ лесных биогеоценозов Кольского Севера в условиях атмосферного загрязнения // Экология. 2004. № 2. С. 1-10.

28. Копцик Г.Н., Алевелл К. Поведение серы в почвах лесных экосистем в условиях интенсивного атмосферного загрязнения // Почвоведение. 2004 № 11. С. 1335-1349.

29. Наумова Н.Б., Рутгерс M., Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Милановский Е.Ю., Пампура Т.Н. Метаболическое разнообразие бактериального сообщества в генетических горизонтах ненарушенного Al-Fe-гумусового подзола // Почвоведение. 2004. № 10. С. 1211-1219.

30. Копцик Т.Н., Лукина Н.В., Копцик C.B., Ливанцова С.Ю., Щербенко Т.А., Ерасова С.А., Удачин Н.В. Поведение тяжелых металлов в подзолах под сосновыми лесами в условиях атмосферного загрязнения на Кольском полуострове // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2004. № 4. С. 1-11.

H. Murashkina M., Southard R.J., Koptsik G.N. Soil-landscape relationships in the taiga of northwestern Russia highlight the differences in the U.S. and Russian soil classification systems // Soil Science. 2005. V. 170, No. 6. P. 469-480.

32. Вологдина Ж.В., Копцик Г.Н., Караванова Е.И. Основные закономерности и особенности поглощения меди подзолами Кольского полуострова // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2006. № 2. С. 32-40.

Î3. Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Смирнова И.Е. Влияние атмосферного промышленного загрязнения на состав почвенных растворов подзолов // Почвоведение. 2007. № 2. С. 223-234.

¡4. Ермаков И.В., Копцик Г.Н., Копцик C.B., Лофтс С. Миграция никеля и меди в лесных подстилках под воздействием имитированных атмосферных осадков // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2007. № з. с. 25-30.

¡5. Koptsik G., Alewell С. Sulphur behaviour in forest soils near the largest S02 emitter in northern Europe. Appl. Geochem. 2007. V. 22, Iss. 6. P. 1095-1104.

¡6. Ermakov I., Koptsik S„ Koptsik G„ Lofts S. Transport and accumulation of heavy metals in undisturbed soil columns // Global NEST J. 2007. V. 9, No.3. P. 187-194.

>7. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Алябина И.О. Оценка риска избыточного поступления соединений серы в наземные экосистемы Кольского полуострова// Экология. 2008. № 5. С. 347-356.

8. Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Копцик C.B., Щербенко Т.А., Ливанцова С.Ю. Поглощение макроэлементов и тяжелых металлов елью в условиях интенсивного атмосферного загрязнения на Кольском полуострове // Лесоведение. 2008 № 2. С. 3-12.

9. Щербенко Т.А., Копцик Г.Н., Гроненберг Б.-Я., Лукина Н.В., Ливанцова С.Ю. Поглощение элементов питания и тяжелых металлов сосной в условиях

атмосферного загрязнения // Вестн. Моск. ун-та, сер. 17 - почвоведение. 2008. №2. С. 9-16.

40. Благодатская Е.В., Пампура Т.В., Богомолова И.Н., Копцик Г.Н., Лукина Н.В. Влияние выбросов медно-никелевого комбината на микробные сообщества почв лесных биогеоценозов Кольского полуострова // Известия РАН. Серия биологическая. 2008. № 2. С. 232-242.

Статьи в сборниках, трудах международных и всероссийских конференций:

41. Koptsik G., N.P.Niedbaiev. Effect of atmospheric deposition on forest soils in the Northwestmost part of Kola Peninsula // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Russia and Norway. Proc. 1st symp. Svanvik, 1992. P. 48-55.

42. Koptsik G.N., Sokolova T.A., Terekhin V.G. Estimation of forest soil buffering to acid deposition // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Russia and Norway. Proc. 1st symp. Svanvik, 1992. P. 177-184.

43. Koptsik G., Silaeva E., Mukhina I., Nedbaev N. Forest soil buffering to acid deposition // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Norway and Russia. Proc. 2nd symp. Svanvik, 1994. P. 61-67.

44. Koptsik G., Koptsik S. Assessment of critical loads of acidity for soils in the Kola Peninsula // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Norway and Russia. Proc. 2nd symp. Svanvik, 1994. P. 54-60.

45. Aamlid D., Tommervik H., Gytarsky M., Karaban' R., Venn K., Rindal Т., Vassilieva N., Koptsik G., Lobersli E. Determination of exceedance of critical levels in the border area between Norway and Russia // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Norway and Russia. Proc. 2nd symp. Svanvik, 1994. P. 19-24.

46. Koptsik G. Forest soil response on air pollution in the North-Western part of Kola Peninsula// 10th World Clean Air Congress. Helsinki, 1995. P. 419-422.

47. Koptsik G., Teveldal S. The main mineralogy in 9 profiles from Kola (6) and Finnmark (3). Norwegian Forest Research Institute Report. As, 1995. 78 p.

48. Koptsik, G., Koptsik, S., Moiseev, В., Makarov, M. and Morgun, L. Critical loads of acid deposition on forest soils in European Russia on different regional scales // ICEP-3. Budapest, 1996. P. 176-187.

49. Koptsik G.N., Koptsik S.V., Livantsova S.Yu. Assessment of soil quality for biodiversity conservation in boreal forest ecosystems // Sustaining the Global Farm -Selected papers from the 10th ISCO Meeting / D.E. Stott, R.H. Mohtar, G.C. Steinhardt (eds). ISCO, USD A, Purdue Univ., West Lafayette, IN., 2001. P. 627-634.

50. Koptsik S.V., Koptsik G.N. Soil pollution patterns in terrestrial ecosystems of the Kola Peninsula, Russia // Sustaining the Global Farm - Selected papers from the 10th ISCO Meeting / D.E. Stott, R.H. Mohtar, G.C. Steinhardt (eds). ISCO, USDA, Purdue University, West Lafayette, IN., 2001. P. 212-216.

51. Ермаков И.В., Копцик Г.Н., Лофтс С., Копцик С.В. Исследование загрязнения и восстановления почв в окрестностях горно-металлургического комбината «Североникель» // Современные экологические проблемы Севера (к 100-летию со дня рождения О.И. Семенова-Тян-Шанского). Материалы международной конференции. Ч. 1. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006. С. 64-66.

>2. Смирнова И.Е., Щербенко Т.А., Копцик Г.Н. Подвижность и биологическая доступность тяжелых металлов в фоновых и загрязненных почвах Кольского полуострова // Антропогенная динамика природной среды. Материалы международной научно-практ. конференции. Т. 1. Пермь, 2006. С. 185-187.

¡3. Ермаков И.В., Смирнова И.Е., Копцик Г.Н., Копцик С.В. Ремедиация загрязненных подзолов в модельных условиях // Современные проблемы загрязнения почв. Сборник материалов 2-ой Международной научной конференции. Т. 2. Москва, 2007. С. 280-283.

¡4. Копцик С.В., Копцик Г.Н., Groenenberg B.-J., Lofts S., Voogd J.C., de Vries W. Экологические риски избыточного поступления тяжелых металлов в почвы Кольского полуострова // Современные проблемы загрязнения почв. Сборник материалов 2-ой Междунар. научной конференции. Т. 2. М., 2007. С. 86-87.

¡5. Смирнова И.Е., Ермаков И.В., Шевченко Я.В., Г.Н. Копцик. Оценка возможности применения сорбентов для восстановления загрязненной почвы в статических адсорбционных экспериментах // Современные проблемы загрязнения почв. Сборник материалов 2-ой Международной научной конференции. Т. 2. Москва, 2007. С. 323-327.

6. Смирнова И.Е., Копцик Г.Н. Исследование состава почвенных растворов как способ диагностики техногенной трансформации почв и фитоценозов // Ноосферные изменения в почвенном покрове. Материалы международной научно-практической конференции. Владивосток, 2007. С. 289-292.

7. Koptsik G., Koptsik S., Aamlid D. Bioavailability and phytotoxicity of heavy metals in soils affected by nickel-processing industry in northern Fennoscandia // Sudbury 2007 Mining and the Environment Conference Proceedings. / P. Beckett, J. Richard, G. Spiers (Eds.). Sudbury, 2007. 10 p.

8. Koptsik S., Koptsik G„ de Vries W., Groenenberg B.-J., Lofts S., Voogd J.C. Present and future risks of excess heavy metal input to terrestrial ecosystems in the Kola Peninsula // Sudbury 2007 Mining and the Environment Conference Proceedings / P. Beckett, J. Richard, G. Spiers (Eds.). Sudbury, 2007. 10 p.

9. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Лукина H.B., Исаева Л.Г., Ермаков И.В., Смирнова И.Е., Ливанцова С.Ю. Апробация технологии Cleansoil для ремедиации загрязненных тяжелыми металлами почв // Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения. Ч. 2. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты, 2008. С. 57-60.

0. Тонкова З.О., Смирнова И.Е., Копцик Г.Н. Фиторемедиация альфегумусовых подзолов, загрязненных никелем и медью // Экологические проблемы Север-

ных регионов и пути их решения. Ч. 2. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты, 2008. С. 104-106.

61. Тонкова З.О., Шевченко Я.В., Смирнова И.Е., Копцик Г.Н. Влияние свойств почв на биодоступность и токсичность никеля и меди для растений // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий. Материалы второй Всероссийской научной конференции. Астрахань, 2008. С. 194-198.

62. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Ливанцова С.Ю., Смирнова И.Е. Ремедиация загрязненных тяжелыми металлами почв путем промывания in situ // Экологический вестник Северного Кавказа. 2010. Т. 6, №2. С. 26-30.

63. Смирнова И.Е., Копцик Г.Н. Потенциальные возможности применения природных минералов и промышленных отходов для рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. Сборник трудов II Всероссийской научной конференции. Краснодар, 2010. С. 44-48.

64. Смирнова И.Е., Копцик Г.Н. Изменение состава почвенного раствора при восстановлении почв, загрязненных тяжелыми металлами // Современные проблемы загрязнения почв. Сборник трудов Международной научной конференции. Москва, 2010. С. 283-287.

65. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Смирнова И.Е. Современные возможности ремедиации загрязненных территорий: опыт Кольского полуострова. Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере. Материалы 2-ой международной экологической конференции. Норильск, 22-24 сентября 2011 г. Норильск, 2011. С. 24-28.

Подписано в печать. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 100 Экз. Заказ № А690 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-кт, д.28 Тел. 8-495-782-88-39

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Копцик, Галина Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Взаимодействие почв лесных экосистем с атмосферными поллютантами.

1.1. Источники и масштабы атмосферного загрязнения.

1.1.1. Кислотообразующие компоненты атмосферных осадков.

1.1.2. Тяжелые металлы.

1.2. Основные процессы взаимодействия почв с поллютантами.

1.2.1. Взаимодействие почв с протонами.

1.2.2. Взаимодействие почв с соединениями серы.

1.2.3. Взаимодействие почв с тяжелыми металлами.

1.3. Устойчивость почв к поллютантам.

1.3.1. Оценка устойчивости почв к кислотным выпадениям.

1.3.2. Устойчивость почв к тяжелым металлам.

1.3.3. Проблемы экологического нормирования.

1.3.4. Концепция критических нагрузок.

1.3.5. Критические концентрации и экологические нормативы.

1.4. Экологические последствия атмосферного загрязнения почв.

1.4.1. Пути и механизмы поступления элементов в растения.

1.4.2. Влияние подкисления почв на растения.

1.4.3. Поглощение тяжелых металлов растениями.

1.5. Основные подходы к ремедиации загрязненных почв.

1.5.1. Промывание почв.

1.5.2. Стабилизация загрязняющих веществ in situ с помощью сорбентов и других мелиорантов.

1.5.3. Фиторемедиация.

1.5.4. Естественное восстановление.

1.5.5. Проблемы ремедиации почв Кольской субарктики.

1.5.6. Оценка эффективности ремедиации.

Глава 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Природные условия.

2.2. Атмосферное промышленное загрязнение.

2.2.1. Основные источники загрязнения.

2.2.2. Локальный и региональный уровни выпадений сульфатов из атмосферы.

2.2.3. Атмосферные выпадения никеля и меди.

2.3. Объекты исследований.

2.4. Методы исследований.

2.4.1. Полевые методы.

2.4.2. Лабораторные эксперименты.

2.4.3. Аналитические методы.

2.4.4. Методы математической обработки.

Глава 3. Влияние атмосферного загрязнения на кислотность и катионообменные свойства почв.

3.1. Основные закономерности подкисления почв в модельных экспериментах.

3.1.1. Реакция подзолов на имитированные кислые осадки.

3.1.2. Буферность лесных почв по отношению к кислотам.

3.2. Пространственная изменчивость кислотности и катионообменных свойств подзолов сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель».

3.2.1. Пределы пространственной изменчивости.

3.2.2. Основные закономерности пространственной изменчивости и взаимосвязи кислотности и катионообменных свойств почв.

3.2.3. Кислотное состояние подзолов и возможные экологические последствия подкисления.

3.3. Пространственная изменчивость кислотности и катионообменных свойств подзолов еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель».

3.4. Резюме.

Глава 4. Поведение серы в почвах.

4.1. Соединения серы в почвах региона.

4.2. Изменения содержания соединений серы по градиенту загрязнения.

4.3. Адсорбция сульфатов в почвах.

4.4. Резюме.

Глава 5. Загрязнение почв тяжелыми металлами.

5.1. Подзолы сосновых лесов в окрестностях ГМК «Печенганикель».

5.1.1. Пространственное распределение тяжелых металлов.

5.1.2. Временная динамика содержания тяжелых металлов.

5.2. Подзолы еловых лесов в окрестностях ГМК «Североникель».

5.2.1. Пространственное распределение тяжелых металлов.

5.2.2. Временная динамика содержания тяжелых металлов.

5.3. Резюме.

Глава 6. Трансформация почвенных растворов под воздействием атмосферного загрязнения.

6.1. Изменения состава почвенных растворов подзолов под воздействием техногенной нагрузки.

6.1.1. Состав почвенных растворов подзолов под сосновыми и еловыми лесами в фоновых условиях.

6.1.2. Изменения состава почвенных растворов подзолов по градиенту загрязнения.

6.1.3. Подвижность элементов.

6.1.4. Связь состава почвенных растворов со свойствами твердой фазы почв.

6.2. Сравнительный анализ разных методов выделения почвенных растворов.

6.2.1. Лабораторные и полевые модификации вакуумных пробоотборников.

6.2.2. Вытеснение этанолом.

6.2.3. Лизиметрические воды.

6.3. Резюме.

Глава 7. Анализ устойчивости почв как компонентов экосистем к загрязняющим веществам.

7.1. Содержание и запасы органического вещества почв.

7.2. Устойчивость почв к антропогенному подкислению.

7.2.1. Оценка скорости выветривания по модели PROFILE.

7.2.2. Оценка и прогноз устойчивости почв к антропогенному подкислению помощью модели SMART.

7.3. Устойчивость почв по отношению к тяжелым металлам.

7.3.1. Основные закономерности поглощения Ni и Си почвами.

7.3.2. Оценка токсичности тяжелых металлов с помощью биотестирования.

7.3.3. Влияние свойств почв на фитотоксичность Ni и Си.

7.3.4. Критические содержания тяжелых металлов и современные риски их избыточного накопления в почвах.

7.4. Резюме.

Глава 8. Роль почв в техногенной дигрессии лесных фитоценозов.

8.1. Видовой состав и структура сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель».

8.1.1. Древесный ярус.

8.1.2. Напочвенный покров.

8.1.3. Связь напочвенного покрова с атмосферными выпадениями и свойствами почв.

8.1.4. Ординация фитоценозов.

8.2. Элементный состав сосны.

8.2.1. Хвоя сосны.

8.2.2. Ветви.

8.2.3. Кора.

8.2.4. Древесина ствола.

8.2.5. Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе сосны.

8.3. Видовой состав и структура еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель».

8.4. Элементный состав ели.

8.4.1. Хвоя ели.

8.4.2. Ветви.

8.4.3. Кора.

8.4.4. Древесина ствола.

8.4.5. Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе ели.

8.5. Временная динамика элементного состава сосны и ели в условиях сокращения атмосферных выбросов.

8.6. Почвы как основа сохранения фитоценозов в условиях атмосферного загрязнения.

8.6.1. Обеспеченность элементами питания.

8.6.2. Вклад природных и техногенных факторов в изменчивость состава хвои.

8.6.3. Связь содержания тяжелых металлов в растениях и почвах.

8.6.4. Запасы тяжелых металлов в древостоях и почвах.

8.7. Резюме.

Глава 9. Ремедиация техногенных пустошей.

9.1. Промывание почв.

9.1.1. Подбор сорбентов для связывания вымываемых металлов.

9.1.2. Эффективность промывания загрязненных почв.

9.2. Ремедиация почв техногенных пустошей.

9.2.1. Состояние почв техногенных пустошей.

9.2.2. Ремедиация техногенных пустошей.

9.2.3. Состояние растительности.л.

9.2.4. Эффективность известкования почв техногенных пустошей.

9.3. Резюме.

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения"

Актуальность. В последние десятилетия важным фактором деградации лесных экосистем планеты признано атмосферное загрязнение (Ковда, 1985; Смит, 1985; Израель и др., 1989; van Breemen et al., 1984; Ulrich, 1989; Fowler et al., 1999; Vallack et al., 2001). К приоритетным загрязнителям атмосферы, представляющим наибольшую опасность для лесных экосистем, относятся кислотообразующие соединения серы и азота и тяжелые металлы - кадмий, свинец, ртуть, цинк, медь, никель, кобальт (Смит, 1985; Израэль и др., 1989). Несмотря на сокращение выбросов диоксида серы и оксидов азота в рамках «Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния», заключенной в 1979 г. странами - членами ЕЭК ООН, проблема антропогенного подкисления далека от разрешения. Негативное влияние соединений серы и азота в атмосфере на лесные экосистемы Европы (De Vries et al., 2000; Klap et al., 2000) и Северной Америки (McLaughlin, Percy, 1999) сохраняется. Подкисление почв по-прежнему является серьезной проблемой во многих регионах Европы. В связи с бурным промышленным развитием прогнозируется резкий рост выбросов диоксида серы в Азии, Африке и Латинской Америке (Vallack et al., 2001). В России к 2020 г. ожидается восстановление промышленных выбросов оксидов серы и азота до уровня 1990 г.

В индустриальных регионах наибольшую опасность представляют тяжелые металлы. Всемирно известны катастрофические последствия загрязнения вблизи предприятий цветной металлургии в Садбери (Канада), Дактауне (США), Квинтеросе (Чили), Квинстауне (Автралия), Ашио (Япония), Карабаше (Россия) и др. (Udachin et al., 2003; Kozlov, Zvereva, 2007). Обширные зоны деградации лесов характерны для индустриальных регионов Кольского полуострова, Урала, Сибири. В Сибири только в районе Норильска площадь повреждения охватывает около 5 тыс. км (Global., 2002), на Кольском полуострове - около 100 тыс. км2 (Кашулина, 2002). По модельным расчетам, ежегодный ущерб, наносимый хвойным лесам европейской территории России кислотными осадками и выпадениями свинца, составляет около 2 млн. м3 (Атлас ., 1996). Поэтому очевидна необходимость количественного анализа и оценки риска избыточного поступления многочисленных загрязняющих веществ в экосистемы с учетом комплексного воздействия этих веществ и дифференцированной реакции различных экосистем и их компонентов.

Почва служит приемником большинства техногенных веществ, вовлекаемых в биосферу, их главным аккумулятором и регулятором миграции (Глазовская, 1978; 1989, 1999; Микроэлементы., 1981; Добровольский, Гришина, 1985; Добровольский, Никитин,

1986; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Влияние атмосферного загрязнения ., 1990; Соколова и др., 1991; 2001; Мотузова, 1999, 2000; 2001). Являясь геохимическим барьером на пути миграции поллютантов, почва предохраняет сопредельные среды от загрязнения. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция поллютантов и продуктов их превращения в почве может сопровождаться ее деградацией и токсичным воздействием на фито-, зоо-, микробоценозы, грунтовые и поверхностные воды, приземные слои атмосферы.

Ежегодные издержки, вызванные загрязнением почв в Европе, оцениваются в среднем в 17.3 млрд. евро с колебаниями от 2.4 до 208 млрд. евро (Montanarella, 2006). Очистка почв является трудной и дорогостоящей операцией. По оценкам Европейского агентства по окружающей среде (Montanarella, 2003), общая стоимость очистки и восстановления загрязненных почв в Европе составляет от 59 до 109 млрд. евро.

Проблема атмосферного загрязнения особенно актуальна для лесных экосистем Кольского полуострова, формирующих северный предел распространения древесной растительности. Основные загрязнители - горно-металлургические комбинаты (ГМК) «Печенганикель» и «Североникель», крупнейшие в Европе источники выбросов диоксида серы (SO2) и тяжелых металлов, преимущественно Ni и Си, в атмосферу. Первые признаки повреждения экосистем в окрестностях ГМК «Североникель» были отмечены в середине 1960-х годов, а систематические исследования начаты в 1970-е годы (Добровольский, 1972; Раменская, 1974; Дончева, 1978, Крючков, 1988; Крючков, Макарова, 1989). Оценка состояния лесных экосистем в окрестностях ГМК «Печенганикель» впервые была осуществлена в начале 1990-х годов в рамках российско-норвежского сотрудничества (Effect of Air Pollutants., 1992, 1995).

Атмосферное загрязнение вызвало серьезные нарушения растительного покрова в регионе. Наибольшее влияние испытывают чувствительные хвойные леса, произрастающие на северной границе их ареала. В сочетании с суровыми природными условиями даже незначительные нагрузки загрязняющих веществ могут оказывать существенное воздействие на жизнедеятельность лесных экосистем (Manion, 1981). По данным спутниковой съемки, зона повреждения растительности возросла с 1973 по 1988 г. более чем на порядок и на рубеже 1980/1990-х годов охватывала площадь 3430 км2 в России и 1270 км2 в Норвегии (T0mmervik et al., 1993; Effects of Air Pollutants., 1995).

Предпринятые в последнее время активные исследования экосистем Северной Фенноскандии (Лесные экосистемы., 1990; Влияние., 1990; Капелькина, 1993; Евдокимова, 1995; Черненькова и др., 1995; Лукина, Никонов, 1996, 1998; Ярмишко, 1997; Экологический атлас., 1999; Кашулина, 2002; Кашулина, Салтан, 2008; Черненькова,

2002; Лянгузова, 2010; T0mmervik et al., 1993; Aamlid, Venn, 1993; Aamlid et al., 1995, 2000; Derome, Lindroos, 1998; Reimann et al., 1998; Aarrestad, Aamlid, 1999; Steinnes et al., 2000; Kozlov et al., 2000; Arctic Pollution., 2006) привели к накоплению обширного экспериментального материала, отражающего изменения свойств почв и биоценозов под воздействием атмосферного загрязнения. Однако многофакторность воздействия, многокомпонентный состав атмосферных выбросов, сложный характер процессов взаимодействия почв с загрязняющими компонентами осадков, высокое природное варьирование, отсутствие длительных наблюдений за состоянием почв, различия методологических и методических приемов затрудняют обнаружение четких закономерностей. Количественная оценка трансформации и устойчивости почв, их роли в деградации лесных экосистем в условиях атмосферного загрязнения и реакции на сокращение выбросов далека от завершения. Необходимость ремедиации техногенных территорий ставит перед исследователями и практиками новые вопросы.

4. Проанализировать состояние лесных фитоценозов и роль почв в их техногенной дигрессии.

5. Оценить эффективность ремедиации техногенных пустошей и разработать рекомендации по дальнейшему восстановлению экосистем.

Научная новизна. Дана комплексная оценка состояния почв и фитоценозов лесных экосистем в условиях многокомпонентного атмосферного промышленного загрязнения, основанная на системном подходе и включающая последовательные этапы теоретического обоснования, полевых и аналитических исследований и применения апробированных математических моделей.

Впервые исследован состав почвенных растворов, извлеченных из фоновых и загрязненных подзолов с помощью вакуум-фильтрационного метода. Обнаружено увеличение миграционной активности органического вещества, калия, натрия, кальция, магния, марганца, цинка, кадмия, свинца, меди, сульфатов, нитратов, хлоридов и, особенно, никеля в растворах под воздействием загрязнения. Низкий градиент концентрации сульфатов в почвенных растворах под ельниками связан с сокращением атмосферных выбросов ГМК «Североникель», что соответствует европейской тенденции восстановления природных вод в регионах с низкой сульфат-адсорбционной способностью.

Защищаемые положения:

К защите представляется общая концепция устойчивости почв по отношению к поллютантам как основы сохранения, поддержания и восстановления экосистем в условиях длительного многокомпонентного атмосферного промышленного загрязнения, включающая следующие положения:

1. Доминирующие в почвенном покрове автономных ландшафтов Кольского полуострова маломощные иллювиально-железистые/гумусовые подзолы сохраняют основные свойства, типичное строение профиля и классификационную принадлежность в условиях атмосферного промышленного загрязнения. Трансформация свойств почв под прямым и косвенным воздействием поллютантов проявляется в накоплении тяжелых металлов, обеднении элементами питания и органическим веществом и, в конечном итоге, приводит к деградации подзолов в абраземы альфегумусовые на техногенных пустошах.

2. Маломощные подзолы характеризуются низкой устойчивостью к подкислению в связи с низкой скоростью выветривания - единственным долговременным источником оснований в почвах, низкой сульфат-адсорбционной способностью, низкими запасами обменных оснований. Для предотвращения антропогенного подкисления необходимо 90% сокращение выбросов диоксида серы в атмосферу по сравнению с уровнем 1990 г.

6. В сочетании с экстремальными климатическими условиями и прямым воздействием атмосферных поллютантов техногенная трансформация почв - важный фактор дигрессии лесных экосистем на северном пределе их распространения. Среди почвенных свойств содержание в подстилке доступных соединений тяжелых металлов и обеспеченность ее элементами питания вносят определяющий вклад в сохранение и восстановление разнообразия и функционирования экосистем.

1996), Biogeochemistry of Trace Elements (Berkeley, 1997; Uppsala, 2003), Environmental Pollution in the Arctic (Troms0, 1997; Rovaniemi, 2002), Криопедология'97 (Сыктывкар,

1997), Экология таежных лесов (Сыктывкар, 1998), Fourth IUFRO Division 8 Conference

Kyoto, 1998), lOth ISCO Conférence (West Lafayette, Indiana, 1999), Экологический мониторинг лесных экосистем (Петрозаводск, 1999), Acid Rain 2000 (Tsukuba, 2000), Annual Meeting of ASA, CSSA and SSSA (Charlotte, NC, 2001), Nickel Conférence (Murmansk, 2002), Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям (Москва, 2002), Eurosoil (Freiburg, 2004; Vienna, 2008), Современные проблемы загрязнения почв (Москва, 2004, 2007, 2010), Acid Déposition (Prague, 2005), Современные экологические проблемы Севера (2006), 10th Congress of CSSS (Sibenik, 2006), Mining and the Environment (Sudbury, 2007), Soil and Wetland Ecotoxicology (Barcelona, 2007), Soil Processes under Extreme Meteorological Conditions (Bayreuth, 2007), TIES 2007 (Mikulov, 2007), Pedometrics 2007 (Tuebingen, 2007), Ремедиация загрязненных почв: проблемы, перспективы, инновации (Москва, 2008), Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения (Апатиты, 2008), BOSICON 2009 (Rome, 2009), Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства (Краснодар, 2010), География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов (Пущино, 2010), Опыт иностранных и российских компаний в сфере рекультивации техногенных территорий (Заполярный, 2010), Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные технологии (Москва, 2011), Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере (Норильск, 2011), заседаниях кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (2004, 2011).

Личный вклад автора. Диссертация представляет законченную научно-исследовательскую работу, опирающуюся на полученные лично автором или под ее руководством результаты. Основой диссертации являются материалы, собранные при выполнении плановых работ по темам НИР кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (1991-2012), в рамках российско-норвежского сотрудничества в области охраны окружающей среды (1991-95), ГНТП «Экологическая безопасность России» (1993-94), EERO (1994-95), ФЦП «Интеграция», по проектам РФФИ (1996-98, 2002-04, 2005-07, 2008-10, 2011-13), НАТО (1995, 1996-98), NWO-РФФИ (2002-05), ИНТАС (2002-05), Научного Совета Норвегии (1996), FP6 ЕС (2005-08), договору с ОАО «Кольская ГМК» (2010-12).

Благодарности. Автор глубоко благодарен своему первому учителю профессору J1.A. Гришиной, привившей интерес к почвенно-экологическим исследованиям и определившей формирование научного мировоззрения. Автор сердечно благодарен своим учителям и коллегам Т.И. Евдокимовой, Т.А. Соколовой, JI.A. Воробьевой, А.С. Владыченскому, М.И. Макарову, С .Я. Трофимову, Н.П. Недбаеву, Е.А. Каравановой, Ю.А. Завгородней, М.М. Карпухину за поддержку, консультации и помощь в части экспериментальных исследований. Автор признателен коллективу кафедры общего почвоведения за доброжелательное отношение при выполнении работы. Искренняя благодарность зарубежным коллегам К. Venn, D. Aamlid, S. Teveldal, L. Strand (Норвежский институт леса и ландшафтов, Норвегия), A. Stuanes (Сельскохозяйственный университет Норвегии), W. de Vries, В.-J. Groenenberg (Университет и исследовательский центр Вагенингена, Нидерланды), S. Lofts (Центр окружающей среды Ланкастера, Великобритания), С. Alewell (Байройтский университет, Германия), G. Spiers (Лаврентьевский университет, Канада) за творческие дискуссии, обсуждение новых идей и полезные советы. Автор искренне признателен своим молодым коллегам и ученикам, С.Ю. Ливанцовой, И.Е. Смирновой, И.В. Ермакову, Т.А. Щербенко, А.И. Захаровой, М.С. Кадулину, А.И. Бенедиктовой, всем студентам, в разное время внесшим свой неоценимый вклад в полевые и аналитические исследования. Эта работа не состоялась бы без постоянной поддержки, критических замечаний и всесторонней помощи C.B. Копцика.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Копцик, Галина Николаевна

выводы

1. Преобладающие в почвенном покрове автономных ландшафтов Кольского полуострова маломощные иллювиально-железистые/гумусовые подзолы отличаются низкой устойчивостью к подкислению в связи с низкой скоростью выветривания -единственным долговременным источником оснований в почвах, низкой сульфат-адсорбционной способностью, низкими запасами обменных оснований. Согласно модельным оценкам, для предотвращения антропогенного подкисления необходимо 90% сокращение выбросов диоксида серы в атмосферу по сравнению с уровнем 1990 г.

5. Длительное воздействие атмосферных выбросов привело к загрязнению почв никелем и медью на расстоянии не менее 40 км от ГМК «Печенганикель» и 100 км от ГМК «Североникель». Содержание никеля и меди в подстилках подзолов вблизи комбинатов возрастает на 2-3 порядка по сравнению с фоновыми, кадмия и свинца - в 2-8 раз. Содержание марганца и цинка снижается. Сокращение атмосферных выбросов определяет тенденцию к снижению содержания никеля и меди в подзолах еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель», но со значительным временным лагом, вызванным большими запасами металлов в почвах. Содержание металлов в подзолах сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» сохраняется на прежнем уровне.

8. Состав почвенных растворов служит чувствительным диагностическим показателем техногенной трансформации почв под воздействием атмосферного загрязнения. С ростом загрязнения увеличивается миграционная активность всех элементов и, особенно, никеля. Концентрации никеля, меди и кадмия в растворах превышают предельно допустимые значения. Медь более прочно фиксируется органическим веществом подстилки, а никель активно вымывается в нижележащую толщу. Сужение соотношения концентраций элементов в растворах из подстилок и иллювиальных горизонтов с нарастанием загрязнения свидетельствует о частичной потере подстилкой функции биогеохимического барьера.

12. Пространственно-временная динамика содержания тяжелых металлов в многолетней хвое и коре сосны и ели подтверждает целесообразность их использования для мониторинга атмосферного загрязнения. Однако диагностика токсичности металлов по этому признаку проблематична в связи с возможной высокой долей поверхностного осаждения. Несмотря на низкую биомассу хвойных лесов на северном пределе их распространения аккумуляция тяжелых металлов в ветвях и коре, наряду с древесиной, достигает заметных величин и должна быть учтена при моделировании поведения тяжелых металлов в экосистемах и оценке экологических рисков.

370 экстремального загрязнения приводит к развитию эрозии, разрушению верхних органогенного и подзолистого горизонтов и деградации подзолов в абраземы альфегумусовые на техногенных пустошах.

16. Выявлены перспективы «мягких» методов стабилизации загрязненных почв in situ, направленных на снижение мобильности и биологической доступности тяжелых металлов с помощью процессов адсорбции, ионного обмена и осаждения. Даны рекомендации по коррекции технологии хемо-фитостабилизации, включающие использование доломита вместо извести, фракционного состава и доз доломита, разделения во времени начального этапа подготовки почв (известкование), последующего внесения удобрений и посева многолетних трав и, наконец, высадки саженцев древесно-кустарниковых пород. Рекомендовано применение вермикулита Ковдорского месторождения в качестве мелиоранта. Для создания устойчивого травяного покрова целесообразно использование местных видов (например, Deschampsia cespitosa), устойчивых к суровым климатическим условиям и толерантных к повышенному содержанию тяжелых металлов в почвах.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Копцик, Галина Николаевна, Москва

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

2. Арманд А.Д. Критические состояния экосистем и вопросы их устойчивости // Современные проблемы географии экосистем. М. 1984. С.55-57.

3. Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных территорий. М.: ПАИМС, 1996. 144 с.

4. Белов Н.П., Барановская A.B. Почвы Мурманской области. Л.: Наука, 1969. 146 с.

5. Богданова М.Д. Об устойчивости почв к кислотным воздействиям и опыт составления прогнозной карты // Вестн. МГУ. Сер. 5. 1991. № 2. С. 71-78.

6. Большаков В.А., Белобров В.П., Шишов Л.Л. Словник. Термины, их краткое определение, справочные материалы по почвенной экологии, географии и классификации почв. М.: Почвенный ин-т им. В.В Докучаева, 2004. 138 с.

7. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д., Беликова Т.В., Дликман И.Ф. Атмосферные нагрузки загрязняющих веществ на территории СССР. Вып. 1. М.: Гидрометеоиздат, 1991. 188 с.

8. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР. 1957. 257 с.

9. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Под ред. Л.А. Гришиной. М.: МГУ, 1990. 205 с.

10. Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова / Под ред. Б.Н. Норина, В.Т. Ярмишко. Л.: Изд-во БИН АН СССР, 1990. 195 с.

11. Водяницкий Ю.Н. Роль соединений железа в закреплении тяжелых металлов и металлоидов в почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2010. № 5. С. 558-572.

12. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2009. 184 с.

13. Водяницкий Ю.Н., Добровольский В.В. Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах // М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1998. 216 с.

14. Водяницкий Ю.Н., Яковлев A.C. Оценка загрязнения почвы по содержанию тяжелых металлов в профиле // Почвоведение. 2011. № 3. С. 329-335.

15. Вологдина Ж.В., Копцик Г.Н., Караванова Е.И. Основные закономерности и особенности поглощения меди подзолами Кольского полуострова // Вестник Московского университета", сер. 17 почвоведение. 2006. № 2. С. 32-40.

16. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. 281 с.

17. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. 272 с.

18. Глазовская М.А. Опыт классификации почв мира по устойчивости к техногенным кислотным воздействиям // Почвоведение. 1990. № 9. С. 82-96.

19. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по их устойчивости к химическому загрязнению // Земельные ресурсы мира, их использование и охрана. М. 1978. С. 85-98.

20. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по опасности их загрязнения тяжелыми металлами // Биол. науки. 1989. № 9. С. 38-47.

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

22. Глобальная экологическая перспектива 2000. Найроби, Кения, ЮНЕП, 1999. 18 с.

23. Гольдберг И.Л. Изменение мохового покрова южнотаежных темнохвойных лесов в условиях техногенного загрязнения // Экология. 1997. № 6. С. 468-470.

24. Горбачева Т.Т. Состав и свойства вод А1-Ре-гумусовых подзолов Кольского полуострова (природные и техногенные аспекты). Автореф. дисс. канд. биол. наук. Апатиты, 2001. 23 с.

25. Горбунов Г.И. Геология и генезис сульфидных медно-никелевых месторождений Печенги. М.: Наука, 1968. 352 с.

26. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2010 году». М.: Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, 2012. С. 5-23.

27. Гришина JI.A., Копцик Г.Н., Моргун Л.В. Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга. М.: МГУ, 1991. 82 с.

28. Груммо Д.Г., Зеленкевич H.A. Аккумуляция техногенных элементов лесной растительностью в условиях атмосферного загрязнения Минск: Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича HAH Беларуси, 2002.

29. Гуревич В.И. Гидрохимические исследования аэротехногенного заражения в Мончегорском районе. Апатиты: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1966. 87 с.

30. Гэлстон А., Дэвис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения. М.: Мир, 1983. 549 с.

31. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: МГУ, 1995. 320 с.

32. Дмитриев Е.А. Метод квантилей в исследовании изменчивости свойств почв // Почвоведение. 1983. № 2. С. 125-134.

33. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. № 4. С. 413-414.

34. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272 с.

35. Добровольский В.В. Минералогия и ландшафтно-геохимическая характеристика четвертичных отложений Кольского полуострова // Материалы к геохимии ландшафтов Кольского полуострова. М.: МГПИ им. В.И. Ленина, 1972. С. 3-68.

36. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы. М., 1980. С. 3-12.

37. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. 224 с.

38. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экологические функции почвы. М.: Изд-во МГУ, 1986. 138 с.

39. Дончева A.B. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. М.: Лесная промышленность, 1978. 96 с.

40. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. 272 с.

41. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Влияние выбросов предприятий цветной металлургии на почву в условиях модельного опыта // Почвоведение. 2000. № 5. С. 630-638.

42. Евтюгина З.А. Роль еловых биогеоценозов Кольского полуострова в формировании кислотности и состава природных вод в условиях промышленного воздушного загрязнения. Автореф. дисс. канд. биол. наук. СПб., 1997. 25 с.

43. Ермаков И.В., Копцик Г.Н., Копцик C.B., Лофтс С. Миграция никеля и меди в лесных подстилках под воздействием имитированных атмосферных осадков // Вестник Московского университета", сер. 17 почвоведение. 2007. № 3. С. 25-30.

44. Загрязнение окружающей среды соединениями серы, содержащимися в воздухе: Его последствия и борьба с ним. Нью-Йорк: ООН, 1984. Т. ХУП. 335 с.

45. Заид А., Хьюз Х.Г., Порчедду Э., Николас Ф. Словарь терминов по биотехнологии для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. Научно-исследовательский и технический документ ФАО. Рим: ФА ООН, 2008. С. 205.

46. Иванов А.Ф. Рост древесных растений и кислотность почв. Минск. 1970. 216 с.

47. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. -560 с.

48. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я., Ровинский Ф.Я., Рябошапко А.Г., Филиппова Л.М. Кислотные дожди. Л., Гидромет, 1989. 269 с.

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

50. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев: Наукова думка, 1978. 244 с.

51. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. Москва: Мир, 1989. -439 с.

52. Казакова О.Н. Ландшафтное районирование Северо-Запада СССР // Северо-запад (Доклады научной сессии ЛГУ, 1959 г.). Л., 1959. С. 3-24.

53. Капелькина JT.П. Технологические аспекты восстановления нарушенных ландшафтов Севера // Освоение Севера и проблемы рекультивации. 3 междунар. конф. Санкт-Петербург, 28-31 мая, 1996: Сыктывкар, 1996. С. 54-56.

54. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. СПб.: Наука, 1993,- 191 с.

55. Капелькина Л.П., Казаков Л.А. Лесная рекультивация нарушенных земель в Заполярье. Лесное хозяйство. 1989. № 2. С. 27-29.

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

57. Кашулина Г.М. Аэротехногенная трансформация почв Европейского субарктического региона. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. Ч. 1. 158 с. Ч. 2. 234 с.

58. Кашулина Г.М. Содержание и запасы тяжелых металлов в подстилке ельников, подверженных техногенному воздействию // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты, 1988. С. 51-54.

59. Кашулина Г.М., Переверзев В.Н., Литвинова Т.И. Трансформация органического вещества почв в условиях экстремального загрязнения выбросами комбината "Североникель" // Почвоведение. 2010, № 10. С. 1265-1275.

60. Кашулина Г.М., Салтан Н.В. Химический состав растений в экстремальных условиях локальной зоны комбината «Североникель». Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2008. 239 с.

61. Кислотные осадки и лесные почвы / Под ред. Никонова В.В., Копцик Г.Н. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1999. 320 с.

62. Классификации почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. С. 96-99.

63. Ковальский В. В. Геохимическая экология. М.: Наука. - 1974. - 299 с.

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

65. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М.: Наука. 1973. Ч. 1. 448 с. Ч. 2. 468 с.

66. Копцик Г.Н. Устойчивость лесных почв к атмосферному загрязнению // Лесоведение. 2004. №4. С. 61-71.

67. Копцик Г.Н., Алевелл К. Поведение серы в почвах лесных экосистем в условиях интенсивного атмосферного загрязнения // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1335-1349.

68. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Алябина И.О. Оценка риска избыточного поступления соединений серы в наземные экосистемы Кольского полуострова // Экология. 2008. № 5. С. 347-356.

69. Копцик Г.H., Ерусланкина JI.B., Ливанцова С.Ю., Копцик C.B. Влияние атмосферного загрязнения на напочвенный покров лесных БГЦ Кольского полуострова // Вестник Моск. ун-та, сер. 17 почвоведение. 2003а. № 3. С. 22-29.

70. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Венн К., Омлид Д., Странд Л., Журавлева М.А. Изменение кислотности и катионообменных свойств лесных почв под воздействием атмосферных кислотных выпадений // Почвоведение. 1999а. № 7. С. 873-884.

71. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Горленко, О.В. Модельный прогноз долговременной реакции подзолов Кольского полуострова на атмосферные кислотные выпадения // Почвоведение. 19996. № 2. С. 271-277.

72. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Ливанцова С.Ю., Смирнова И.Е. Ремедиация загрязненных тяжелыми металлами почв путем промывания in situ // Экологический вестник Северного Кавказа. 2010. Т. 6, № 2. С. 26-30.

73. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Мурашкина-Миис М.А. Изменение химического состояния подстилок лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения // Лесоведение. 2001. № 6. С. 12-20.

74. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Омлид Д. Трансформация элементного состава растений лесных биогеоценозов северной тайги под воздействием атмосферного загрязнения // Вестник Московского университета, сер. почвоведение. 1999в. № 3. С. 37-49.

75. Копцик Т.Н., Лукина Н.В., Копцик C.B., Щербенко Т.А., Ливанцова С.Ю. Поглощение макроэлементов и тяжелых металлов елью в условиях интенсивного атмосферного загрязнения на Кольском полуострове // Лесоведение. 2008 № 2. С. 3-12.

76. Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Смирнова И.Е. Изменения состава почвенных растворов подзолов под воздействием атмосферного промышленного загрязнения // Почвоведение. 2007а. № 2. С. 223-234.

77. Копцик Г.H., Макаров M.И., Киселева В.В. Принципы и методы оценки устойчивости почв к атмосферным кислотным выпадениям. М.: МГУ, 1998а. 96 с.

78. Копцик Г.Н., Недбаев Н.П., Копцик C.B., Павлюк И.Н. Загрязнение почв лесных экосистем тяжелыми металлами в зоне влияния комбината "Печенганикель". Почвоведение. 19986. № 8. С. 988-995.

79. Копцик Г.Н., Силаева Е.Д. Буферность лесных подстилок к атмосферным кислотным осадкам. Почвоведение. 1995. № 8. С. 954-962.

80. Копцик Г.Н., Соколова Т.А., Макаров М.И., Дронова Т.Я., Толпешта И. Гл. 6.2. Деградация почв под влиянием кислых осадков // Деградация и охрана почв / Под ред. Г.В. Добровольского. М., 2002. С. 290-331.

81. Копцик C.B., Копцик Г.Н. Многомерный статистический анализ реакции подстилок лесных почв на атмосферное загрязнение // Экология. 2000. № 2. С. 89-96.

82. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Алябина И.О. Оценка риска избыточного поступления соединений серы в наземные экосистемы Кольского полуострова // Экология. 2008. №5. С. 347-356.

83. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю., Березина Н.А., Вахрамеева М.Г. // Анализ взаимосвязи почв и растительности в лесных биогеоценозах методом главных компонент // Экология. 2003в. № 1. С. 37-45.

84. Копцик C.B., Копцик Г.Н., Меряшкина Л.В. Ординация растительных сообществ лесных биогеоценозов Кольского Севера в условиях атмосферного загрязнения // Экология. 20046. № 2. С. 1-10.

85. Криволуцкий Д.А., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А. Биоиндикация и экологическое нормирование // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М. 1987. С. 18-27.

86. Крючков B.B. Промышленное воздействие на природу в условиях НТР // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты. 1988. С. 4-19.

87. Крючков В.В. Рекультивация нарушенных земель на Севере // Природа. 1985. № 7. С. 68-77.

88. Крючков В.В., Макарова Т.Д. Аэротехногенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1989. 96 с.

89. Кузнецов В. В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М.: Высшая школа, 2006. 742 с.

90. Лаврова М.И. Четвертичная геология Кольского полуострова. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. 233 с.

91. Ладонин Д.В. Особенности специфической сорбции меди и цинка некоторыми почвенными минералами //Почвоведение. 1997. № 12. С. 1478-1485.

92. Левич А.П. Биотическая концепция контроля природной среды // Докл. Академии наук. 1994. Т. 337. № 2. С. 257-259.

93. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / Под ред. В.А. Алексеева. Л.: Наука, 1990.200 с.

94. Либберт Э. Физиология растений. М.: Мир, 1976. 580 с.

95. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1996. Ч. 1. 215 е.; Ч. 2. 194 с.

96. Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги: природные и техногенные аспекты. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998. 316 с.

97. Лянгузова И.В. Толерантность компонентов лесных экосистем Севера России к аэротехногенному загрязнению. Автореф. дисс. на соискание ученой степени доктора биол. наук. С.-Петербург, 2010. 39 с.

98. Макаров М.И., Недбаев Н.П., Окунева P.M. Адсорбция сульфатов лесными почвами при антропогенном подкислении // Вестн. Моск. ун-та, сер. почвоведение. 1995. № 1. С. 30-36.

99. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего севера. Л.: Наука, 1981. 196 с.

100. Микроэлементы в почвах СССР / В.А. Ковда, Н.Г. Зырин (ред.). М.: МГУ, 1981. 252 с.

101. Милановекий Е.Ю., Копцик Г.Н. Дифференциация гумусовых веществ под действием кислотных осадков. Современные проблемы загрязнения почв. Сб. тез. докл. М., 2004.

102. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М.: Логос, 2000. 263 с.

103. Мотузова Г.В. Почвенно-химический экологический мониторинг. М.: Изд-во Московского ун-та, 2001. 85 с.

104. Мотузова Г.В. Природа буферности почв к внешним воздействиям // Почвоведение. 1994. №4. С. 46-52.

105. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М.: Эдиториал УРСС, 1999.

106. Мотузова Г.В. Устойчивость почв к химическому воздействию. М.: Изд-во Московского ун-та, 2000. 55 с.

107. Научно-прикладной справочник по климату СССР Сер. 3. Многолетние данные. -Ч. 1-6, вып. 2, Мурманская область. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 316 с.

108. Научные основы разработки ПДК тяжелых металлов в почвах // Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы / Обухов А.И. и др. М., 1980. С. 20-28.

109. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Теоретические основы известкования почв. СПб.: ЛНИИСХ, 2005. 252 с.

110. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. Зигель X., Зигель А. М.: Мир, 1993. 366 с.

111. Никонов В.В., Лукина Н.В., Фронтасьева М.В. Рассеянные элементы в подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах в условиях воздушного загрязнения медно-никелевым производством и изменяющегося литогенного фона // Почвоведение. 1999. № 3. С. 370-382.

112. Никонов В.В., Переверзев В.Н. Почвообразование в Кольской Субарктике. Л.: Наука, 1989. 168 с.

113. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2007 г. М.: Росгидромет, 2008 г. 164 с.

114. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера. JL: Наука, 1977.

115. Обухов А. И., Плеханова И. О. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1991. 184 с.

116. Обухов А.И. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами и мероприятия по их устранению // Поведение поллютантов в почвах и ландшафтах. Сборник науч. трудов. Пущино, 1990.

117. Овчаренко М.М., Шильникова H.A., Полякова Д.К., Графская Г.А., Иванов A.B., Сопильняк Н.К. Влияние известкования и кислотности почвы на поступление в растения тяжелых металлов // Агрохимия. 1996. № 1. С. 74-84.

118. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ, 1990. С. 129.

119. Отчет по лесопатологическому обследованию части насаждений Печенгского лесхоза Мурманского управления лесами. Московская специализированная лесоустроительная экспедиция. М., 1994-1995. 250 с.

120. Охрана почв. Сб. нормативных актов. Вып. 2. М.: РЭФИА, 1996. С. 212-213.

121. Переверзев В.Н. Лесные почвы Кольского полуострова. М.: Наука, 2004. 232 с.

122. Переверзев В.Н. Современные почвенные процессы в биогеоценозах Кольского полуострова. М.: Наука, 2006. 153 с.

123. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино, 1997. 164 с.

124. Пинский Д.Л. К вопросу о механизмах ионообменной адсорбции тяжелых металлов почвами//Почвоведение. 1998. № 11. С. 1348-1355.

125. Понизовский A.A., Студеникина Т.А., Мироненко Е.В. Поглощение ионов меди (II) почвой и влияние на него органических компонентов почвенных растворов // Почвоведение. 1999. № 7. С. 850-859.

126. Популярная медицинская энциклопедия / Под ред. Б.В. Петровского. М.: Советская энциклопедия, 1988. - 513 с.

127. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977. С. 218-224.

128. Раменская М.Л. Микроэлементы в растениях Крайнего Севера. Л.: Наука, 1974. 159 с.

129. Решетников С.И. Формы соединений меди в загрязненных и фоновых дерново-подзолистых почвах // Биол. науки. 1990. № 4. С. 114-123.

130. Рябошапко А.Г. Закисление атмосферных осадков в западных районах СССР // Метеорология и гидрология. 1984. № 2. С. 39-45.

131. Садовникова JI.K., Ладонин Д.В. Поглощение меди и цинка дерново-подзолистой почвой при разных уровнях техногенного загрязнения. Сообщение 1. Общая сорбция меди и цинка // Вестник Моск. ун-та, серия 17 почвоведение. 2000. № 3. С. 33-36.

132. Сапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы. Л.: Недра, 1984. 231 с.

133. Свинец в окружающей среде / В.В. Добровольский (ред.). М.: Наука, 1987. 180 с.

134. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения // Физиология растений. 2006. Т. 53. № 2. С. 285-308.

135. Смит У.Х. 1985. Лес и атмосфера. М.: Прогресс. 430 с.

136. Соколова Т.А. Химические основы мелиорации кислых почв. М, МГУ, 1993. 182 с.

137. Соколова Т.А., Дронова Т.Я. Изменение почв под влиянием кислотных выпадений. М.: Изд-во МГУ, 1993.64 с.

138. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Артюхов Д.Б., Коробова Н.Л. Пространственное и временное варьирование величин рН в подзолистых почвах Центрально-лесного биосферного заповедника//Почвоведение. 1997. № 11. С. 1339-1348.

139. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула: Гриф и К°, 2005. 336 с.

140. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И., Иванова С.Е. Взаимодействие лесных суглинистых подзолистых почв с модельными кислыми осадками и кислотно-основная буферность подзолистых почв. М.: Изд-во МГУ, 2001. 208 с.

141. Соколова Т.А., Мотузова Г.В., Малинина М.С., Обуховская Т.Д. Химические основы буферности почв. М.: Изд-во МГУ, 1991. 108 с.

142. Соколова Т.А., Пахомов А.П., Терехин В.Г. Изучение кислотно-основной буферное™ подзолистых почв методом непрерывного потенциометрического титрования // Почвоведение. 1993. № 7. С. 97-106.

143. Справочник по климату СССР. Вып. 2. Мурманская область. Ч. II. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 144 с.

144. Степанов A.M., Черненькова T.B. Расчет индекса деградации лесных фитоценозов, находящихся в зоне воздействия промышленного комбината // Научные основы охраны природы Урала. Свердловск, 1985. С. 58-59.

145. Сухарева Т.А. Химический состав и морфометрические характеристики хвои ели сибирской в условиях воздушного промышленного загрязнения. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. биол. наук. Петрозаводск, 2004. 24 с.

146. Сыроид H.A. 1988. Способность хвои ели и сосны выживать в условиях аэротехногенного загрязнения // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты. С. 24-28.

147. Таксационное описание Никельского лесничества. Кн. 1-5. С.-Петербург, 1991-92. 1180 с.

148. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971.268 с.

149. Ушакова Г.И. Биогеохимическая миграция элементов и почвообразование в лесах Кольского п-ова. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1997. 150 с.

150. Федеральный закон от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» / Принят Государственной Думой 20 декабря 2001 года, одобрен Советом Федерации 26 декабря 2001 года. 31 с.

151. Федоров В.Д., Сахаров В.Б., Левич А.П. Количественные подходы к проблеме оценки нормы и патологии экосистем // Человек и биосфера. М.: МГУ, 1982. Вып. 6. С. 3-42.

152. Филеп Д., Рэдли М. Формы кислотности и кислотно-основная буферность почв // Почвоведение. 1989. № 12. С. 48-59.

153. Фокин А.Д., Евдокимова Н.В., Гозный C.B., Грачева Н.М. Миграция сульфатов и масштабы их накопления в почвах подзолистого типа // Почвоведение. 1982. № 10. С. 27-35.

154. Френей Дж., Уильяме Ч. Круговорот серы в почве // Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека / Под ред. Г.К. Скрябина. М.: Наука, 1983. С. 114-169.

155. Фрид A.C. Методология оценки устойчивости почв к деградации // Почвоведение. 1999. №3. С. 399-404.

156. Химическая энциклопедия. М.: Издательство «Советская энциклопедия», 1990. Т. 2. С. 280-281.

157. Химическая энциклопедия. М.: Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1992, 1995. Т. 3, с. 4-8, 240-242; Т. 4, с. 299-301, 319-320.

158. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. М.: МГУ, 1985. 206 с.

159. Цветков В.Ф., Черкизов Е.А. Опыт лесной рекультивации на территориях, подверженных промышленным выбросам на Кольском полуострове // Влияние' промышленных предприятий на окружающую среду. М., 1987. -С. 112-119.

160. Цинк и кадмий в окружающей среде / В.В. Добровольский (ред.). М.: Наука, 1992. 200 с.

161. Цыганок С.И. Эколого-агрохимическое состояние агроландшафтов и реабилитация загрязненных тяжелыми металлами экосистем в Среднем Поволжье. Автореф. дисс. на соискание ученой степени доктора биол. наук. М., 2006. 38 с.

162. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. С.Петербург, 1995. 990 с.

163. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука, 2002. 191 с.

164. Черненькова Т.В. Структурные реакции лесных фитоценозов южной и северной тайги на промышленное загрязнение // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М.: Наука, 1987. С. 147-157.

165. Черненькова Т.В., Бутусов О.В., Сьгчев В.В., Конева Г.Г., Кабиров P.P., Степанов A.M., Куперман Р.Г., Катаев Г.Д. Воздействие металлургических производств на лесные экосистемы Кольского полуострова. СПб: ЦЭПЛ РАН, Ассоциация «Родники», 1995. 252 с.

166. Черненькова Т.В., Кабиров P.P., Басова Е.В. Восстановительные сукцессии северотаежных ельников при снижении аэротехногенной нагрузки // Лесоведение. 2011. № 6. С. 49-66.

167. Чернов Е.Г. Карта растительности Кольского полуострова в масштабе 1:1000 с пояснительным текстом. Фонды ПАБСИ Кольского научного центра АН СССР, 1953. 274 с.

168. Чертов О.Г. Влияние сернистых загрязнений на свойства лесных почв // Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Ч. 2. Таллин, 1982. С. 101-136.

169. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. - 463 с.

170. Щербенко Т.А., Копцик Г.Н., Гроненберг Б.-Я., Лукина Н.В., Ливанцова С.Ю. Поглощение элементов питания и тяжелых металлов сосной в условиях атмосферного загрязнения // Вестник Московского ун-та, сер. 17 почвоведение. 2008. №2. С. 9-16.

171. Экологический Атлас Мурманской области. Москва-Апатиты, 1999. 48 с.

172. Яковлев Б.А. Климат Мурманской области. Мурманск: Мурманское книжное издательство, 1961. 200 с.

173. Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб.: Изд-во НИИ химии С-Петербургского ун-та, 1997. 210 с.

174. Aamlid D., Torseth K., Venn K. et al. Changes of forest health in Norwegian boreal forests during 15 years // Forest Ecology and Management. 2000. V. 127. P. 103-118.

175. Aamlid D., Venn K. Methods of monitoring the effects of air pollution on forest and vegetation of eastern Finnmark, Norway // Norwegian J. Agricult. Sci. 1993. V. 7. P. 71-87.

176. Aarrestad P.A., Aamlid D. Vegetation monitoring in South-Varanger, Norway species composition of ground vegetation and its relation to environmental variables and pollution impact // Environmental monitoring and Assessment. 1999. V. 58. P. 1-21.

177. Acidification in the Black Triangle Region / Cerny J., Paces T. (eds.) // Acid Reign' 95? Prague, 1995. 98 p.

178. Acidification today and tomorrow // A Swedish study prepared for the 1982 Stockholm conference on the acidification of the environment. 1982. 231 p.

179. Adriano D.C. Trace elements in the terrestrial environments: biogeochemistry, bioavailability, and risks of metals. N.-Y., Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2001. -871 p.

180. Adriano D.C., Wenzel W.W., Vangronsveld J., Bolan N.S. Role of assisted natural remediation in environmental cleanup // Geoderma. 2004. V. 122. P. 121-142.

181. Alewell C. Effects of organic sulfur compounds on extraxtion and determination of inorganic sulfate // Plant and Soil. 1993. V. 149. P. 141-144.

182. Alewell C. Predicting reversibility of acidification: the European sulphur story // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1271-1276.

183. Alewell C., Gehre M. Patterns of stable S isotopes in a forested catchment as indicator for biological S turnover // Bigeochemistry. 1999. V. 47. P. 319-333.

184. Alewell C., Matzner E. Reversibility of soil solution acidity and of sulfate retention in acid forest soils // Water, Air, Soil Pollut. 1993. V. 71. P. 155-165.

185. Alewell C., Mitchell M.J., Likens G.E., Krouse H.R. Sources of stream sulfate at the Hubbard Brook Experimental Forest: long-term analyses using stable isotopes // Bigeochemistry. 1999. V. 44. P. 281-299.

186. Alva A.K., Kerven G.L., Edwards D.G., Asher C.J. Reactions between aluminum and sulfate in dilute nutrient solutions with varying degrees of hydrolysis // Soil Sci. 1990. V. 150(2). P. 495-505.

187. Alveteg M., Warfvinge P., Sverdrup H. Profile 3.2. User's Guidance for the Apple Macintosh Version. 1994. 43 p.

188. Arctic Pollution 2006. Acidification and Arctic Haze. AMAP, Arctic Monitoring and Assessment Programme. Oslo, 2006. P. 15-20.

189. Atanassova I. Competitive effect of Cu, Zn, Cd and Ni ion adsorbtion and desorbtion by soil clays // Water, Air, and Soil Pollution. 1999. V. 113. P. 115-125.

190. Baath E. Effects of heavy metals in soil on microbial processes and populations (a review) // Water, Air and Soil Pollution. 1989. V. 47 (3-4). P. 335-379.

191. Bache B.W. Measurements and mechanisms in acid soils // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 1988. V. 19. P. 775-792.

192. Bache B.W. The acidification of soils // Effects of acid precipitation on terrestrial ecosystems. New York, London. 1980. P. 183-202.

193. Bailey S.E., Olin T.J.; Bricka R.M., Adrian D.D. A review of potentially low costs sorbents for heavy metals // Water Research. 1999. V. 33, No. 11. P. 2469-2479.

194. Baker A.J.M. Accumulators and excluders-strategies in the response of plants to heavy metals // J. Plant Nutr. 1981. No. 3. P. 643-654.

195. Barrett M., Protheroe R. Sulphur Emission from Large Point Sources in Europe. Stockholm: Swedish NGO Secretariat on Acid Rain, 1995. 22 p.

196. Basta, N.T., McGowen, S.L. Evaluation of chemical immobilization treatments for reducing heavy metal transport in a smelter-contaminated soil // Environ. Pollut. 2004. V. 127. P. 73-82.

197. Berggren D. Speciation of copper in soil solutions from podzols and cambisols of S. Sweden // Water, Air and Soil Pollution. 1992. V. 62. P. 111-123.

198. Bishop K., Laudon H., Hruska J., Kram P., Köhler S., Löfgren S. Does acidification policy follow research in northern Sweden? The case of natural acidity during the 1990's. Water Air Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1415-1420.

199. Bloom P.R., Grigal D.F. Modeling soil response to acidic deposition in nonsulfate adsorbing soils // J. Environ. Qual. 1985. V. 14. P. 489-495.

200. Bolan N.S., Duraisamy V.P. Role of inorganic and organic soil amendments on immobilization and phytoavailability of heavy metals: a review involving specific case studies // Austr. J. Soil Res. 2003. V. 41. P. 533-555.

201. Bosatta E. One equation to analyse the pH of soil systems // J. Soil Sei. 1993. V. 44 (2). P 299-306.

202. Boyd R., Barnes S.-J., de Caritat P., Chekushin V.A., Melezhik V.A., Reimann C., Zientek M.L. Emissions from the copper-nickel industry on the Kola Peninsula and at Noril'sk, Russia // Atmospheric Environment. 2009. V. 43. P. 1474-1480.

203. Buchter B., Davidoff B., Amacher M.C., Hinz C., Iskandar I.K., Selim H.M. Correlation of Freundlich Kd and n retention parameters with soils and elements // Soil Science, 1989, № 5. C 370-379.

204. Cabrera R.I. Monitoring chemical properties of container growing media with small soil solution samplers // Scientia Horticulturae. 1998. V. 75. P. 113-119.

205. Calculation and Mapping of Critical Loads in Europe: Status Report 1993 / Downing, R. J., Hettelingh, J.-P., de Smet, P.A.M. (eds.). CCE, RIVM, Bilthoven, The Netherlands, 1993. 163 pp.

206. Calculation and Mapping of Critical Thresholds in Europe: Status Report 1997 / Posch, M., Hettelingh, J.-P., de Smet, P.A.M. and Downing, R. J. (eds.). CCE, RIVM, Bilthoven, The Netherlands, 1997. 163 p.

207. Cances, B., Ponthieu, M., Castrec-Rouelle, M., Aubry, E. and Benedetti, M. F. Metal ions speciation in a soil and its solution: experimental data and model results // Geoderma, 2003. V. 113, Issues 3-4. P. 341-355.

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

209. Courchesne F., Gobran G.R., Dufresne A. The role of humic acid on sulfate retention and release in a podzol // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1813-1818.

210. Courchesne F., Hendershot W.H. The role of basic aluminum sulfate minerals in controlling sulfate retention in the mineral horizons of two spodosols // Soil Sci. 1990. V. 150. P. 571-578.

211. Critical Load, Dynamic Modelling and Impact Assessment in Europe. CCE Status Report 2008 / J-P. Hettelingh, M. Posch, J. Slootweg (eds.). CCE, The Netherlands, 2008. 231 p.

212. Critical Loads for Sulphur and Nitrogen / Ed. J.Nilsson, R. Greenfelt. UN-ECE, NCM. 1988. 418 p.

213. Cronan C.S., Grigal D.F. Use of calcium/aluminum ratios as indicators of stress in fprest ecosystems // J. Environ. Qual. 1995. V. 24. P. 209-226.

214. David M.B., Fasth W.J., Vance G.F. Forest Soil Response to Acid and Salt Additions of Sulfate. 1. Sulfur Constituents and Net Retention // Soil Sci. 1991. Vol. 151. No. 2. P. 136-145.

215. De Vries W. Soil Response to Acid Deposition at Different Regional Scales: Field and Laboratory Data, Critical Loads and Model Predictions. DLO Winand Staring Centre. Wageningen, The Netherlands, 1994. 487 p.

216. De Vries W., Bakker D.J. Manual for calculating critical loads of heavy metals for terrestrial ecosystems. Wageningen, 1998. 143 p.

217. De Vries W., Bakker D.J., Groenenberg J.E., Reinds G.J., Bril J., van Jaarsveld J.A. Calculation and mapping of critical loads for heavy metals and persistent organic pollutants for Dutch forest soils // J. Hazardous Materials. 1998. V. 61. P. 99-106.

218. De Vries W., Breeuwsma A. Relative Importance of Natural and Anthropogenic Proton Sources in Soils in the Netherlands // Water, Air, Soil Pollut. 1986. V. 28. No. 1-2. P.173-184.

219. De Vries W., Breeuwsma A. The Relation between Soil Acidification and Element Cycling // Water, Air, Soil Pollut. 1987. V. 35. No. 3-4. P. 293-310.

220. De Vries W., Posch M., Kämäri J. Simulation of the long term soil response to acid deposition in various buffer ranges // Water, Air and Soil Pollution. 1989. V. 48. P. 349-390.

221. De Wit H.A., Mulder J., Nygaard P.H., Aamlid D. Testing the aluminium toxicity hypothesis: a field manipulation experiment in mature spruce forest in Norway // Water, Air and Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 995-1000.

222. Delolme, C., Hebrard-Labit, C., Spadini, L., Gaudet, J.-P. Experimental study and modeling of the transfer of zinc in a low reactive sand column in the presence of acetate // J. Contaminant Hydrology. 2004. V. 70. P. 205-224.

223. Derome J., Lindroos A.-J. Effects of heavy metal contamination on macronutrient availability and acidification parameters in forest soil in the vicinity of the Harjavalta Cu-Ni smelter, SW Finland // Environ. Pollut. 1998. V. 99 (2). P. 225-232.

224. Derome, J. Acid-induced aluminum mobilization in Finnish mineral soils // Regional Acidifications Models / J. Kämäri, D.F. Brakke, A. Jenkins, S.A. Norton, R.F. Wright (eds.). Springer-Verlag, 1991.

225. Duke J.M. Nickel in the Environment / J. Nriagu (ed.). New York: John Wiley & Sons, 1980.

226. Ecological Soil Screening Levels for Copper. Interim Final OSWER Directive 9285.7-68. U.S. Environmental Protection Agency. 2006. 313 p.

227. Effects of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Russia and Norway / Kismul V., Jerre J., L0bersli E. (eds.). Proc. from the first symposium, Svanvik Folkehogskole, 18.-20.3.1992. 1992. 220 p.

228. Effects of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Norway and Russia / L0bersli E., Venn K. (eds.). Proc. from the second symposium, Svanvik Folkehogskole, 3.-5.10.1994. 1995. 140 p.

229. Eriksson, E., Karltun, E. Modeling the transport of acidity in soil profiles with FRONT a dynamic transport model // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1789-1794.

230. Eriksson, E., Karltun, E., Lundmark, J.-E. Acidification of forest soils in Sweden. Ambio. 1992. V. 21. P. 150-154.

231. Erkenberg A., Prietzel J., Rehfuess K.E. Sulfur status of selected European forest soils as dependent on the atmospheric S deposition // Z. Pflanzenernaehr. Bodenkd. 1996. V. 159. P. 101-109.

232. Ermakov I., Koptsik S., Koptsik G., Lofts S. Transport and accumulation of heavy metals in undisturbed soil columns // Global NEST Journal. 2007. Vol. 9, No. 3. P. 187-194.

233. Falkengren-Grerup U., Brunet J., Quist M.E., Tyler G. Is the Ca:Al ratio superior to pH, Ca or A1 concentration in soils in accounting for the distribution of plants in deciduous forest // Plant Soil. 1995. V. 177. P. 21-31.

234. Falkengren-Grerup, U., Brunet, J., Quist M.E. Sensitivity of plants to acidic soils exemplified by the forest grass Bromus benekenii // Water, Air and Soil Pollution. 1995, V. 85 (3). P. 1233.

235. Federer C.A., Hornbeck J.W. The buffer capacity of forest soils in New England //Water, Air and Soil Pollution. 1985. V. 26 (2). P. 163-173.

236. Forest Condition in Europe. 2011 Technical Report of ICP Forests and FutMon / R. Fischer, M. Lortenz (eds.). Hamburg: Institute for World Forestry, 2011. P. 97-112.

237. Forest Decline and Air Pollution. A Study of Spruce (Picea abies) on Acid Soils / E.D. Schulze, O.L. Lange, R. Oren (eds.). Ecological Studies. V. 77. Springer-Verlag, 1989. 475 p.

238. Forsius M., Kleemola S., Vuorenmaa J., Syri S. Fluxes and trends of nitrogen and sulphur compounds at integrated monitoring sites in Europe // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1641-1648.

239. Forstner U. Land contamination by metals: global scope and magnitude of problem // Metal speciation and contamination of soil. Lewis Publishers, 1995.

240. Fowler D., Cape J.N., Coyle M., Flechard C., Kuylenstierna J., Hicks K., der Went D., Johnson C., Stevenson D. The global exposure of forests to air pollutants // Water, Air, Soil Pollut. 1999. V. 116. P. 5-30.

241. Freedman B., Hutchinson T.C. Pollutant inputs from the atmosphere and accumulations in soils and vegetation near a nickel-copper smelter at Sudbury, Ontario, Canada // Can. J. Bot. 1980. V. 58. P. 108-132.

242. Giesler R., Ilvesniemi H., Nyberg L. Distribution and mobilisation of Al, Fe and Si in three podzolic soil profiles in relation to the humus layer // Geoderma, 2000. V. 94. P. 249-263.

243. Global Environment Outlook 3. Past, present and future perspectives. United Nations Environment Programme. London, Sterling, VA: Earthscan Publications Ltd., 2002. 426 p.

244. Gobran G.R., Clegg S. Relationship between total dissolved organic carbon and SO42" in soil and waters // Sci. Total Environ. 1992. V. 117/118. P. 449-461.

245. Gobran G.R., Nilsson S.I. Effects of forest floor leachate on sulfate retention in a Spodosol soil // J. Environ. Qual. 1988. V. 17 (2). P. 235-239.

246. Grenseomradene Norge-Russland. Luft- og nedbarkvalitet, april 2010 mars 2011. SPFO-rapport: 1106/2011. Oslo, NILU, 2011. 114 p.

247. Gundersen P., Beier C. Aluminium sulphate solubility in acid forest soils in Denmark // Water, Air, Soil Pollut. 1988. V. 39. P. 247-261.

248. Guo G., Zhou Q., Ma L.Q. Availability and assessment of fixing additives for the in situ remediation of heavy metal contaminated soils: a review // Environ. Monit. Assess. 2006. V.116. P.513-528.

249. Gustaffson J.P. Response of spodic B horizons to acid precipitation in northernmost Fennoscandia // Water, Air and Soil Pollution. 1996. VI. 89. P. 205-220.

250. Gustafsson J.P., Bhattacharya P., Bain D.C., Fraser A.R., McHardy W.J. Podzolisation mechanisms and the synthesis of imogolite in the northern Scandinavia // Geoderma. 1995. V. 66. P. 167-184.

251. Gustafsson J.P., Jacks G. Sulphur status in some Swedish podzols as influenced by acidic deposition and extractable organic carbon // Environ. Pollut. 1993. V. 81. P. 185-191.

252. Gustafsson J.P., van Hees P., Starr M. Patitioning of base cations and sulphate between solid and dissolved phases in three podzolised forest soils // Geoderma. 2000. V. 94. P. 311-333.

253. Hagen L.O., Sivertsen B., Arnesen K. Grenseomradene i Norge og Russland. Luft- og nedborkvalitet, april 2001-mars 2002. Rapport nr.: 855/02. NILU OR 49/2002. 62 p.

254. Hagen L.O., Sivertsen B., Arnesen K. Overvaking av luft- og nedborkvalitet i grenseomradene i Norge og Russland. NILU. Rapport nr.: 805/00. 2000.

255. Hagen L.O., Sivertsen B., Johnsrud M. Overveking av luft- og nedbmrkvalitet i grenseomredene i Norge og Russland. Tungmetaller i luft 1990-1995. NILU. 1996. OR 28/96. 50 p.

256. Han, F.X., Banin, A., Kingery, W.L., Triplett, G.B., Zhou, L.X., Zheng, S.J., Ding, W.X. New approach to studies of heavy metal redistribution in soil // Advances in Environmental Research, 2003. V. 8. P. 113-120.

257. Handbook of Soil Science / Ed.-in-chief M.E. Sumner. Boca Raton London - New York - Washington, D.C.: CRC Press, 2000. P. G-163.

258. Harrison R.B., Johnson D.W., Todd D.E. Sulfate adsorption and desorption reversibility in a variety of forest soils // J. Env. Qual. 1989. V. 18. P. 419-426.

259. Hettelingh J.-P., Posch M., de Vries W., Bull K., Sverdrup H. Guidelines for the computation and mapping of nitrogen critical loads and exceedances in Europe. Lokeberg. 1992. 15 p.

260. Hogberg P., Jensen P. Aluminium and uptake of base cations by tree roots: a critique of the model proposed by Sverdrup et al. // Water, Air, Soil Pollut. 1994. V. 75. P. 121-125.

261. Hong, P.K.A., Li, C., Banerji, S.K., Regmi, T. Extraction, recovery, and biostability of EDTA for remediation of heavy metal-contaminated soil // J. Soil Contam. 1999. V. 8 (1). P. 81-103.

262. Houba V.J.G., van der Lee J.J., Walinga I., Novozamsky I. Soil analysis, Part 2: Procedures. Wageningen Agricultural University, Wageningen, The Netherlands, 1985.

263. Hruska J., Cudlin P., Kram P. Relationship between Norway spruce status and soil water BC/A1 ratios in the Czech republic // Water, Air and Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 983-988.

264. Hua M., ZhangS., Pan B., Zhang W., Lv L., Zhang Q. Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides: A review // J. Hazard. Mater. 2012. V. 211212. P. 317-331.

265. Hursthouse A.S. The relevance of speciation in the remediation of soils and sediments contaminated by metallic elements-an overview and examples from Central Scotland, UK // J. Environ. Monit. 2001. V. 3(1). P. 49-60.

266. Hutchinson T.C. Conclusions and recommendations // Effects of acid precipitation on terrestrial ecosystems / Ed. T.C. Hutchinson, M. Havas. NATO Conf. Series. Ser. 1 : Ecology. V. 4. N.-Y., 1980. P. 617-627.

267. Hutchinson T.C., Whytby L.M. The effects of acid rainfall and heavy metal particulates on a boreal forest ecosystem near Sudbery smelting region of Canada // Proc. of the 1st Int. Symp.on Acid Precipitation and the Forest Ecosystems. 1976. P. 745-765.

268. Illera V., Garrido F., Serrano S., Garsia-Gonzalez M.T. Immobilization of the heavy metals Cd, Cu and Pb in an acid soil amended with gypsum-and lime-rich industrial by-products // Eur. J. Soil Sci. 2004. V. 55. P. 135 -145.

269. Irwin R.J., Van Mouwerik M., Stevens L., Seese M.D., Basham W. Environmental Contaminants Encyclopedia. Fort Collins, Colorado: Water Resources Division, 1998 (www.nps.gov).

270. James B.R., Riha S.J. pH buffering in forest soil organic horizons: Relevance to acid precipitation // J. Environ. Qual. 1986. V. 15. P. 229-234.

271. Johnson D.W. Site susceptibility to leaching by H2SO4 in acid rainfall // Effects of acid precipitation on terrestrial ecosystems / Ed. T.C. Hutchinson, M. Havas. NATO Conf. Series. Ser. 1: Ecology. V. 4. N.-Y., 1980. P. 525-535.

272. Jonsson C., Warfvinge P., Sverdrup H. Uncertainty in predicting weathering rate and environmental stress factors with the PROFILE model // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 1. P. 1-23.

273. Kaiser K., Kaupenjohann M. Influence of the soil solution composition on retention and release of sulfate in acid forest soils // Water, Air, Soil Pollut. 1998. V. 101. P. 363-376.

274. Kamari J., Posch M., Kahkonen A.-M., Johansson M. Modeling potential long-term responses of a small catchment in Lapland to changes in supfur deposition // The Science of the Total Environment. 1995. V. 160/161. P. 687-701.

275. Kamnev A.A., van der Lelie D. Chemical and biological parameters as tools to evaluate and improve heavy metal phytoremediation // Bioscience Reports. 2000. V. 20, No. 4. P. 239-258.

276. Karltun E. Acidification of forest soils on glacial till in Sweden. Swedish Environmental Protection Agency. Rep. 4427. Stockholm, Sweden, 1995. 76 p.

277. Karltun E., Gustafsson J.P. Interference by organic complexation of Fe and A1 on the SO42" adsorption in Spodic B horizons in Sweden // J. Soil Sci. 1993. V. 44. No. 4. P. 625-632.

278. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (1): results of a catchment-based multi-medium study // Environ. Pollut. 2001. V. 114. P. 3-19.

279. Kashulina G., Reimann C. Sulphur in the Arctic environment (2): results of a multi-medium regional mapping // Environ. Pollut. 2002.V. 116. P. 337-350.

280. Kashulina G., Reimann C., Finne T.E., Halleraker J.H., Ayras M., Chekushin V.A. The state of the ecosystems in the central Barents region: scale, factors and mechanism of disturbance // The Science of the Total Environment. 1997. V. 206. P. 203-225.

281. Keltjens W.G., Van Loenen E. Effects of aluminium and mineral nutrition on growth and chemical composition of hydroponically grown seedlings of five different forest tree species // Plant and Soil. 1989. V. 119. P. 39-50.

282. Kiikkila O. Heavy-metal pollution and remediation of forest soil around the Harjavalta Cu-Ni smelter, in SW Finland. Silva Fennica. 2003. V. 37(3). P. 399-415.

283. Klap, J.M., Voshaar, J.H.O., de Vries, W., Erisman, J.W. Effects of environmental stress on forest crown condition in Europe. Part 4: statistical analysis of relationships // Water, Air, Soil Pollut. 2000. V. 119. P. 387-420.

284. Kloke A. Contents of As, Cd, Cr, Pb, Hg and Ni in plants grown on contaminated soil // Symp. on the Effects of Air-born Pollution on Vegetation. Bd. 109. H. 81. Warszawa, 1980. P. 192.

285. Klopatek J.M., Harris W.F., Olson R.J. A regional ecological assessment approach to atmospheric deposition: effects on soil systems // Atmospheric Sulfur Deposition. Michigan. 1980. P. 539-553.

286. Koptsik G. Forest soil response on air pollution in the North-Western part of Kola Peninsula // 10th World Clean Air Congress. Helsinki, 1995. P. 419-422.

287. Koptsik G., Alewell C. Sulphur behaviour in forest soils near the largest SO2 emitter in northern Europe. Appl. Geochem. 2007. V. 22, Iss. 6. P. 1095-1104.

288. Koptsik G., Koptsik S. Critical loads of acid deposition for forest ecosystems in the Kola Peninsula// Water, Air and Soil Pollution. 1995. V. 85. P. 2553-2558.

289. Koptsik G., Koptsik S., Aamlid D. Pine needle chemistry near a large point SO2 source in Northernmost Europe // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 929-934.

290. Koptsik G., Koptsik, S., Moiseev, B., Makarov, M. and Morgun, L. 1996. Critical loads of acid deposition on forest soils in European Russia on different regional scales // ICEP-3. Budapest. P. 176-187.

291. Koptsik G., Mukhina I. Effects of acid deposition on acidity and exchangeable cations in podzols of the Kola Peninsula// Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1209-1214.

292. Koptsik G., Teveldal S. Report: The main mineralogy in 9 profiles from Kola (6) and Finnmark (3). Norwegian Forest Research Institute. As, Norway, 1995.

293. Koptsik G., Teveldal S., Aamlid D., Venn K. Calculations of weathering rate and soil solution chemistry for forest soils in the Norwegian-Russian border area with the Profile model // Applied Geochemistry. 1999. V. 14 (2). P. 173-185.

294. Koptsik G.N., Sokolova T.A., Terekhin V.G. Estimation of forest soil buffering to acid deposition // Effect of Air Pollutants on Terrestrial Ecosystems in the Border Area between Russia and Norway. Proc. lstsymp. Svanvik, 1992. P. 177-184.

295. Koptsik S., Koptsik G. Effects of acid deposition on forest ecosystems in northernmost Russia: modelled and field data. // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1277-1282.

296. Koptsik S., Koptsik G., Livantsova S., Eruslankina L., Zhmelkova T., Vologdina Zh. Heavy metals in soils near the nickel smelter: chemistry, spatial variation, and impacts on plant diversity // J. Environ. Monit. 2003. V. 5. P. 441-450.

297. Kozlov M.V. Sources of variation in concentrations of nickel and copper in mountain birch foliage near a nickel-copper smelter at Monchegorsk, north-western Russia: results of long-term monitoring // Environ. Pollut. 2005. V. 135, No. 1. P. 91-99.

298. Kozlov M.V., Haukioja E., Bakhtiarov A., Stroganov D.N., Zimina S.N. Root versus canopy uptake of heavy metals by birch in an industrially polluted area: contrasting behaviour of nickel and copper // Environ. Pollut. 2000. V. 107. P. 413-420.

299. Kozlov M.V., Niemela P. Difference in needle length a new and objective indicator of pollution impact on Scots pine (Pinus sylvestris) // Water, Air, Soil Pollut. 1999. V. 116. P. 365-370.

300. Kroglund, F., Teien, H.C., Rosseland, B.O., Salbu, B., Lucassen, E.C.H.E. Water quality dependent recovery from aluminum stress in Atlantic salmon smolt // Water Air Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 911-916.

301. Kucharski R., Sas-Nowosielska A., Malkowski E., Japenga J., Kuperberg J.M., Pogrzeba M., Krzyzak // Plant and Soil. 2005. V. 273. P. 291-305.

302. Lau W.M., Mainwaring S.J. The determination of soil sensitivity to acid deposition // Water, Air, and Soil Pollut. 1985. V. 25. N 4. P. 451-464.

303. Likens G.E., Bormann F.H. Biogeochemistry of a Forested Ecosystem. Springer-Verlag, 1995. C. 107-108.

304. Lin C., Clark M.W., McConchie D.M., Lancaster G., Ward N. Effects of Bauxsol™ on the immobilisation of soluble acid and environmentally significant metals in acid sulfate soils // Aust. J. Soil Res. 2002. V. 40. P. 805-815.

305. Lindeberg J. X-ray Based Tree Ring Analyses. Doctoral Thesis. Umea: Swedish University of Agricultural Sciences, 2004. 25 p.

306. Lindroos A.-J., Derome J., Raitio H., Rautio P. Heavy Metal Concentrations in Soil Solution, Soil and Needles in a Norway Spruce Stand on an Acid Sulphate Forest Soil // Water Air Soil Pollut. 2007. V. 180. P. 155-170.

307. Lindsay W.L. Chemical equilibria in soil. John Willey and Sons, 1979. 449 p.

308. L0bersli, E.M., Steinnes, E. Metal uptake in plants from a birch forest area near a copper smelter in Norway // Water, Air and Soil Pollution. 1988. V. 37. P. 25-39.

309. Lofts S., Spurgeon D., Svendsen C. Fractions affected and probabilistic risk assessment of Cu, Zn, Cd, and Pb in soils using the free ion approach // Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39(21). P. 8533-8540.

310. Lofts S., Spurgeon D.J., Svendsen C., Tipping E. Deriving soil critical limits for Cu, Zn, Cd and Pb: a method based on free ion concentrations // Environ. Sci. Technol. 2004. V. 38(13). P. 3623-3631.

311. Lokke H., Bak J., Falkengren-Grerup U., Finlay R.D., Ilvesniemi H., Nygaard P.H., Starr M. Critical loads of acidic deposition for forest soils: is the current approach adequate? // Ambio. 1996. V. 25. P. 510-516.

312. Long-Term Experiments with Acid Rain in Norwegian Forest Ecosystems / Abrahamsen G., Stuanes A.O., Tveite B. (eds.). Springer-Verlag. 1994. 342 p.

313. Lothenbach, B., Furrer, G., Schulin, R. Immobilization of Heavy Metals by Polynuclear Aluminium and Montmorillonite Compounds // Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. P. 1452-1462.

314. Maddocks G., Lin C., McConchie D. Effects of BauxsolTM and biosolids on soil conditions of acid-generating mine spoil for plant growth // Environ. Pollut. 2004. V. 127. P. 157-167.

315. Madrid F., Romero A.S., Madrid L., Diaz-Barrientos E. International Conference on Environmental Science and Technology. New Orleans, Louisiana, USA, 2005.

316. Malessa V. Soil acidification gradients: mode of development, status quo and classification // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 84. P. 303-321.

317. Manderscheid B., Schweisser T., Lischeid G., Alewell C., Matzner E. Sulfate pools in the weathered substrata of a forested catchment // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. V. 64. P. 1078-1082.

318. Manion P.D. Tree disease consepts. Englewood Cliffs, N.J.XV, 1981. 399 p.

319. Manninen S., Huttunen S. Scots pine needles as bioindicators of sulphur deposition // Can. J. For. Res. 1995. V. 25. P. 1559-1569.

320. Manninen S., Huttunen S., Rautio P., Peramaki P. Assessing the critical level of SO2 for Scots pine in situ // Environ. Pollut. 1996. V. 93, No. 1. P. 27-38.

321. Manual for Integrated Monitoring. Environmental Data Centre. National Board of Waters and the Environment. Finland. 1993. 114 p.

322. Mapping Critical Loads for Europe / Hettelingh, J.-P., Downing, R. J., and de Smet, P.A.M. (eds.). CCE, RIVM, Bilthoven, The Netherlands, 1991. 86 pp.

323. Marschner, H. Mineral Nutrition of Higher Plants. London, Academic Press, 1986. 674 p.

324. Marsh K.B., Tillmann R.W., Syers J.K. Charge relationships of sulfate sorption by soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1987. V. 51. P. 318-323.

325. Matzner E. Acidic precipitation: case study Soiling // Acidic precipitation. New-York. 1989. P. 39-84.

326. McBride M.B. Retention of Cu2+, Ca2+, Mg2+, and Mn2+ by amorphous alumina // Soil Sci. Soc. Am. J. 1978. V. 42. P. 27-31.

327. McFee W.W. Sensitivity of soil regions to long-term acid precipitation // Atmospheric Sulfur Deposition. Michigan. 1980. P. 495-506.

328. McFee W.W. Sensitivity rations of soils to acid deposition: a review // Environ. Exp. Botany. 1983. V. 23. No. 3. P. 203-210.

329. McFee W.W., Kelly J.M., Beck R.H. Acid precipitation effects on soil pH and base saturation of exchange sites // Water, Air, and Soil Pollution. 1977. V. 7. P. 401-408.

330. McGee C.J., Fernandez I.J., Norton S.A., Stubbs C.S. Cd, Ni, Pb, and Zn Concentrations in Forest Vegetation and Soils in Maine // Water Air Soil Pollut. 2007. V. 180. P. 141-153.

331. McLaren R.G., Crawford D.V. Studies of soil copper. Part 2. The specific adsorption of copper by soils // J. Soil Sci. 1973. V. 24, No. 4. P. 172.

332. McLaughlin S., Percy K. Forest health in North America: some perspectives on actual and potential roles of climate and air pollution // Water, Air, Soil Pollut. 1999. V. 116. P. 151-197.

333. McMartin I., Henderson P.J., Nielson E. Impact of a base metal smelter on the geochemistry of soils of the Flin Flon region, Manitoba and Saskatchewan // Can. J. Earth Sci. 1999. V. 36. P. 141-160.

334. Meiwes K.J., Khanna P.K., Ulrich B. Retention of sulphate by an acid brown earth and its relationship with the atmospheric input of sulphur to forest vegetation // Z. Pflanzenernaebr. Bodenkd. 1980. V. 143. P. 402-411.

335. Mellert K.H., Prietzel J., Straussberger R., Rehfuess K.E. Long-term nutritional trends of conifer stands in Europe: results from the RECOGNITION project // Eur. J. Forest Res. 2004. V. 123. P. 305-319.

336. Methods for Integrated Monitoring in the Nordic Countries. Nordic Council of Ministers, Nord, 1989. No. 68. 280 p.

337. Meunier N., Blais J.F., Tyagi R.D. Selection of a natural sorbent to remove toxic metals from acidic leachate produced during soil decontamination // Hydro metallurgy. 2002. V. 67. P. 19-30.

338. Mitchell M.J., Lindberg S.E. Sulphur chemistry, deposition and cycling in forests // Atmospheric Deposition and Forest Nutrient Cycling. A Synthesis of the Integrated Forest Study /D.W. Johnson, S.E. Lindberg (eds.). Springer-Verlag, 1992. P. 72-149.

339. Moldan F. Reversal of Soil and Water Acidification in SW Sweden, Simulating the recovery Process. Doctoral thesis. Swedish University of Agricultural Science, Umea, 1999.114 p.

340. Montanarella L. The EU Thematic Strategy on Soil Protection // 1st European Summer School on Soil Survey / By R.J.A. Jones, L. Montanarella, S. Senthil-Kumar. Ispra, Italy: ESB, IES, JRC-EU, 2003 (eusoils.jrc.ec.europa.eu).

341. Montanarella L. Trends in Land Degradation in Europe. European Commission Joint Research Centre. Arusha, 11-15.12.2006 (eusoils.jrc.ec.europa.eu).

342. Morth C.M., Torssander P. Sea water sulfate addition to a forested catchment: Results after five years of experimental treatment // Water-Rock interaction / G.B. Arehart, J.R. Hulston (eds.). Rotterdam, 1998. P. 63-66.

343. Mowbray T., Schlesinger W.H. The buffer capacity of organic soils of the Bluff Mountain Fen, North Carolina // Soil Sci. 1988. V. 146, No. 2. P. 73-79.

344. Msaky J.J., Calvet R. Adsorption behavior of copper and zinc in soils: influence of pH on adsorption characteristics // Soil Sci. 1990. V. 150, No. 2. P. 513-522.

345. Mudd G.M. Global Trends and Environmental Issues in Nickel Mining: Sulfides versus Laterites. Ore Geology Reviews. 2010. V. 38 (1-2). P. 9-26.

346. Mulder J., Stein A. The solubility of aluminum in acidic forest soils: Long-term changes due to acid deposition // Ceochemica et Cosmochimica Acta. 1994. V. 58. P. 85-94.

347. Mulligan, C.N., Yong, R.N., Gibbs, B.F. Remediation technologies for metal-contaminated soils and groundwater: an evaluation // Engineering Geology, 2001. V. 60. P. 193-207.

348. Murashkina M., Southard R.J., Koptsik G.N. Soil-landscape relationships in the taiga of northwestern Russia highlight the differences in the U.S. and Russian soil classification systems // Soil Science. 2005. V. 170, No. 6. P. 469-480.

349. Natscher L., Schwertmann U. Proton buffering in organic horizons of acid forest soils // Geoderma. 1991. V. 48. P. 93-106.

350. Nieminen T.M. Effects of soil copper and nickel on survival and growth of Scots pine // J. Environ. Monit. 2004. V. 6. P. 888-896.

351. Nieminen T.M., Derome J., Saarsalmi A. The applicability of needle chemistry for diagnosing heavy metal toxicity to trees // Water, Air, Soil Pollut. 2004. V. 157, No. 1-4. P. 269-279.

352. Nilsson S.I., Tyler G. Acidification-induced chemical changes of forest soils during recent decades a review // Ecological Bulletins. 1995. V. 44. P. 54-64.

353. Nodvin, S.C., Driscoll, C.T., Likens, G.E. The effect of pH on sulfate adsorption by a forest soil // Soil Science. 1986. V. 142, No. 2. P. 69-75.

354. Nriagu J.O., Pacyna J.M. Quantitative assessment of worldwide contamination of air, water and soils with trace metals. Nature. 1988. V. 333. P. 134-139.

355. Nyberg K., Vuorenmaa J., Rask M., Mannio J., Raitaniemi J. Patterns in water quality and fish status of some acidified lakes in southern Finland during a decade: recovery proceeding. Water Air Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 1373-1378.

356. Osteres A.H. Interactions between calcium and heavy metals in Norway spruce. Accumulation and binding of metals in wood and bark. Doctoral Thesis. Stockholm: Stockholm University, 2004. 52 p.

357. Pacyna J. Sources and Emissions // AMAP Assessment 2002: Heavy Metals in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norway, 2005. P. 5-10 (www.amap.no).

358. Padmavathiamma P.K., Li L.Y. Phytoremediation Technology: Hyper-accumulation Metals in Plants // Water Air Soil Pollut. 2007. V. 184. P. 105-126.

359. Parfitt R.L., Smart R.St.C. The mechanism of sulfate adsorption on iron oxides // Soil Sci. Soc. Am. J. 1978. V. 42. P. 48-50.

360. Parker D.R., Pedler J.F. Reevaluating the free-ion activity model of trace metal availability to higher plants // Plant and Soil. 1997. V. 196. P. 223-228.

361. Petersen L. Sensitivity of different soils to acid precipitation // Effects of Acid Precipitation on Terrestrial Ecosystems / T.C. Hutchinson, M. Havas (eds.). NATO Conf. Series. Ser. 1: Ecology. V. 4. N.-Y., 1980. P. 573-577.

362. Petruzzelli G., Guidi G., Lubrano L. Organic matter as an influencing factor on copper and cadmium adsorption by soils // Water, Air, and Soil Pollution. 1978. V. 9. P. 263-269.

363. Podlesakova E., Nemecek J. Criteria for Soil Contamination of Organic and Inorganic Pollutant in the Czech Republic // Advances in GeoEcology, 1998.

364. Podlesakova E., Nemecek J., Halova G. Proposal of soil contamination limits for potentially hazardous trace elements in the Czech Republic // Rostlinna Vyroba. 1996. V. 42. №3.

365. Poikolainen J. Sulphur and heavy metal concentrations in Scots pine bark in northern Finland and the Kola Peninsula // Water, Air, Soil Pollut. 1997. V. 93. P. 395-408.

366. Posch M., Reinds G.J., de Vries W. SMART a simulation model for acidification's regional trends: model description and user manual // Mimeograph Series of the National Board of Waters and the Environment, N 477. Helsinki, 1993. 43 p.

367. Prasad M.N.V., Freitas H.M.O. Metal hyperaccumulation in plants Biodiversity prospecting for phytoremediation technology // Electronic J. Biotechnol. 2003. V. 6, No. 3. P. 285-321.

368. Prenzel J. A mechanism for storage and retrieval of acid in acid soils // Effects of Accumulation of Air Pollutants in Forest Ecosystems / B. Ulrich, J. Pankrath (eds.). Dordrecht, 1983. P. 157-170.

369. Priority Substances List Assessment Report. Canadian Environmental Protection Act, 1999. Minister of Public Works and Government Services 2001. 163 c.

370. Raitio, H., Tuovinen, J.-P., Anttila, P. Relation between sulphur concentrations in the Scots pine needles and the air in northernmost Europe // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1361-1366.

371. Rajan S.S.S. Sulfate adsorbed on hydrous alumina, ligands displaced, and changes in surface charge // Soil Sci. Soc. Am. J. 1978. V. 42. P. 39-44.

372. Rao M., Parwate A.V., Bhole A.G. Removal of Cr6+ and Ni2+ from aqueous solution using bagasse and fly ash // Waste Management. 2002. V. 22 (7). P. 821-830.

373. Rasmussen P.E., Schiff Sh.L., Nesbitt H.W. The determination of exchangeable cations in acid soils: Errors caused by weathering reactions during neutral salt extraction // Can. J. Soil Sci. 1991. V. 71, No. 2. P. 155-163.

374. Rautio P., Huttunen S. Total vs. internal element concentrations in Scots pine needles along a sulphur and metal pollution gradient // Environ. Pollut. 2003. V. 122, No. 2. P. 273-289.

375. Rautio P., Huttunen S., Lamppu J. Effects of sulphur and heavy metal deposition on foliar chemistry of Scots pines in Finnish Lapland and on the Kola Peninsula // Chemosphere. 1998. V. 36, No. 4-5. P. 979-984.

376. Rautio P., Huttunen S., Lamppu J. Element concentrations in Scots pine needles on radial transects across a subarctic area // Water, Air, Soil Pollut. 1998. V. 102, No. 3-4. P. 389-405.

377. Recent developments for in situ treatment of metal contaminated soils // U. S. Environmental Protection Agency. Office of Solid Waste and Emergency Response, Technology Innovation Office. Washington D.C., 1997. P. 41-48.

378. Rechcigl J.E., Sparks D.L. Effect of acid rain on the soil environment: a review // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 1985. V. 116, No. 7. P. 653-680.

379. Regreening and the Changing Landscape // Sudbury Area Risk Assessment. V. 1, Chapter 4. SARA Group, Final Report, 2008. P. 4-1 4-65.

380. Reimann C, Kashulina G, de Caritat P, Niskavaara H. Multielement, multi medium regional geochemistry in the European Arctic: element concentration, variation and correlation // Appl. Geochem. 2001a. V. 16. P. 759-780.

381. Reimann C., Koller F., Kashulina G., Niskavaara H., Englmaier P. Influence of extreme pollution on the inorganic chemical composition of some plants // Environ. Pollut. 2001c. V. 115, No. 2. P. 239-252.

382. Reimann C., Niskavaara H., de Caritat P., Finne T.E., Ayras M., Chekushin V. Regional variation of snowpack chemistry in the vicinity of Nikel and Zapoljarnij, Russia, northern Finland and Norway // Sci. Total Environ. 1996. V. 182. P. 147-158.

383. Reuss J.O., Johnson D.W. Acid deposition and the acidification of soils and waters. Ecol. Studies 59. N-Y.: Springer, 1986. P. 1-119.

384. Reuss J.O., Walthall P.M., Roswall E.C., Hopper R.W.E. Aluminum solubility, calcium-aluminum exchange, and pH in acid forest soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1990. V. 54. P. 374-380.

385. Rhizon Moisture Samplers, Operating instruction. Eijkelkamp Agrisearch Equipment, Giesbeek, The Netherlands, 2003. 8 p.

386. Riise G., Van Hees P., Lundstrom U., Strand L.T. Mobility of different size fractions of organic carbon, Al, Fe, Mn and Si in podzols // Geoderma. 2000. V. 94. P. 237-247.

387. Robinson B.H., Brooks R.R., Howes A.W., Kirkman J.H., Gregg P.E.H. The potential of the high-biomass nickel hyperaccumulator Berkheya coddii for phytoremediation and phytomining // J. Geochem. Explor. 1997. V. 60. P. 115-126.

388. Romkens P., Bouwman L., Japenga J., Draaisma C. Potentials and drawbacks of chelate-enhanced phytoremediation of soils // Environ. Pollut. 2002. V. 116. P. 109-121.

389. Romkens P.F.A.M., Salomons W. Cd, Cu and Zn solubility in arable and forest soils: consequences of land use changes for metal mobility and risk assessment // Soil Sci. 1998. V. 163, No. 11. P. 859-871.

390. Rooney C.P., Zhao F.-J., McGrath S.P. Phytotoxicity of nickel in a range of European soils: Influence of soil properties, Ni solubility and speciation // Environ. Pollut. 2007. V. 145. P. 596-605.

391. Ross D.S., Bartlett R.J. Apparent pH independence of change in forest organic surface soil horizons // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1113-1118.

392. Ross D.S., David M.B., Lawrence G.B., Bartlett R.J. Exchangeable hydrogen explains the pH of Spodosol Oa horizons // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. V. 60. P. 1926-1932.

393. Saarela K.-E., Harju L., Rajander J., Lill J.-O., Heselius S.-J., Lindroos A., Mattsson K. Elemental analyses of pine bark and wood in an environmental study // Sci. Tot. Environ. 2005. V. 343. No. 1-3. P. 231-241.

394. Salemaa M. Response of the understorey vegetation of boreal forests to heavy metal loading // Academic dissertation, University of Helsinki, Helsinki, 2003. 43 p.

395. Salemaa M., Vanha-Majamaa I., Derome J. Understorey vegetation along a heavy-metal pollution gradient in SW Finland // Environ. Pollut. 2001. V. 112. P. 339-350

396. Sanders J.R. The effect of pH upon the copper and cupric ion concentrations in soil solutions //J. Soil Sei. 1982. V. 33. P. 679-689.

397. Sardans, J., Penuelas, J. Introduction of the factor of partitioning in the lithogenic enrichment factors of trace element bioaccumulation in plant tissues // Environmental Monitoring and Assessment. 2006. V. 115. P. 473-498.

398. Sauvé S., Carmen Enid Martinez, Murray McBride, and William Hendershot. Adsorption of Free Lead (Pb21) by Pedogenic Oxides, Ferrihydrite, and Leaf Compost // Soil Sei. Soc. Am. J. 2000. V. 64. P. 595-599.

399. Schrödinger E. What is life? The physical aspect of the living cell. Cambridge, 1944. Перевод: Шредингер Э. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки. Ижевск, 1999. 92 с.

400. Schulz H., Popp Р., Huhn G., Stärk H.-J., Schürmann G. Biomonitoring of airborne inorganic and organic pollutants by means of pine tree barks: I. Temporal and spatial variations // Sei. Total Environ. 1999. V. 232. P. 49-58.

401. Scullion J. Remediating polluted soils //Naturwissenschaften. 2006. V. 93. P. 51-65.

402. Scullion J. Remediating polluted soils //Naturwissenschaften. 2006. V. 93. P. 51-65.

403. Seguin V., Gagnon C., Courchesne F. Changes in water extractable metals, pH and organic carbon concentrations at the soil-root interface of forested soil // Plant and Soil. 2004. V. 260(1-2). P. 1-17.

404. Sen, Т.К., Mahajan, S.P., Khilar, K.C. Adsorption of Cu2+ and Ni2+ on iron oxide and kaolin and its importance on Ni2+ transport in porous media // Colloids and Surfaces A: Physicochemical Engineering Aspects. 2002. V. 211. P. 91-102.

405. Shepard J.S., Hargrove W.L., Thomas G.W. Titration curves of acid montmorillonite and peat // Agronomy Abstr. 1980. Detroit, Michigan, USA. P. 145.

406. Singh B.R. Sulfate sorption by acid forest soils: 2. Sulfate adsorption isoterms with and without organic matter and oxides of aluminum and iron // Soil Sei. 1984a. V. 138, No. 4. P. 294-297.

407. Singh B.R. Sulfate sorption by acid forest soils: 3. Desorption of sulphate from adsorbed surfaces as a function of time, desorbing ion, pH, and amount of adsorption // Soil Sei. 1984b. V. 138, No. 5. P. 346-353.

408. Sivertsen B., Baklanov A.A., Hagen L.O., Makarova T. Air Pollution in the Border Areas of Norway and Russia. Summary Report 1991-1993 // NILU OR 56/94. Lillestram, 1994. 14 p.

409. Sivertsen B., Makarova T., Hagen L.O., Baklanov A.A. Air Pollution in the Border Areas of Norway and Russia. Summary Report 1990-1991 // NILU OR 8/92. Lillestrom, 1992. 14 p.

410. Skeffington R.A., Brown K.A. The effects of five years acid treatment on leaching, soil chemistry and weathering of a humo-ferric podzol // Water, Air, Soil Pollut. 1986. V. 31. P. 891-900.

411. Soil Acidity / Ulrich B., Sumner M.E. (eds.). Springer-Verlag, 1991. 224 p.

412. Sposito G. The Surface Chemistry of Soils. N.-Y., 1984. 234 p.

413. Steinnes E., Lukina N., Nikonov V., Aamlid D., Rjayset O. A gradient study of 34 elements in the vicinity of a copper-nickel smelter in the Kola Peninsula // Environmental Monitoring and Assessment. 2000. V. 60. P. 71-88.

414. Steinnes E., Sjobakk T.E. Heavy metals in the soil-plant system in south Varanger // Effects of air pollutants on terrestrial ecosystems in the border area. Svanvik Folkehogskole. 1992. P. 86-92.

415. Stumm W., Morgan J.J. Aquatic Chemistry. An Introduction Emphasizing Chemical Equilibria in Natural Waters. John Wiley & Sons. N.-Y., 1980. 757 p.

416. Sverdrup H., de Vries W., Henriksen A. Mapping Critical Loads. UN-ECE, NMR. Stockholm, 1990. 122 p.

417. Sverdrup H., Warfvinge P. Calculating field weathering rates using a mechanistic geochemical model PROFILE // Applied Geochemistry. 1993. V. 8. P. 273-83.

418. Sverdrup H., Warfvinge P. Effect of soil acidification on growth of trees and plants as expressed by the (Ca+Mg+K)/Al ratio // Reports in Ecology and Environmental Engineering, No. 2. Lund, 1993. 93 p.

419. Sverdrup H., Warfvinge P. Estimating field weathering rates using laboratory kinetics // Weathering kinetics of silicate minerals. Reiviews in Mineralogy / A. White, S. Brantley (eds.). Mineralogical Society of America. 1995. V. 8. P. 485-541.

420. Sverdrup H., Warfvinge P., Rosen K. A model for the impact of soil solution Ca:Al ratio on tree base cation uptake // Water, Air and Soil Pollution. 1992. V. 61. P. 197-221.

421. Taljemark K., Oberg K. Pine bark for remediation purpose. A study of the sorption capacity of pine bark for heavy metals and polyaromatic hydrocarbons. Lund: Lund Institute of Technology, 2003. 93 p.

422. Tamm C.O., Hallbacken L. Changes in soil pH over a 50-year period under different forest canopies in SW Sweden // Water, Air, Soil Pollut. 1986. V. 31. P. 337-341.

423. Taylor G.J., Crowder A.A. Accumulation of atmospherically deposited metals in wetland boils of Sudbury, Ontario // Water, Air, Soil Pollut. 1983. V. 19. P. 29-42.

424. Temminghoff E.J.M., Van der Zee S.E.A.T.M., de Haan F.A.M. Copper mobility in a copper-contaminated sandy soils as affected by pH and solid and dissolved organic matter //Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. P. 1109-1115.

425. The EXMAN project biogeochemical fluxes in plantation forests on acid soils / Cummins, T., Beier, C., Blanck, K. et al. // Water, Air, Soil Pollut. 1995. V. 85. P. 1653-1658.

426. The Impact of Atmospheric Deposition of Non-Acidifying Pollutants on the Quality of European Forest Soils and the North Sea. Main report of the ESQUAD project / Van den Hout K.D. (ed.). The Netherlands, 1994. 143 p.

427. Tipping E. Cation binding by humic substances. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. 434 p.

428. Tipping E., Rieuwerts J., Pan G., Ashmore M.R., Lofts S., Hill M.T.R., Farago M.E., Thornton I. The solid solution partitioning of heavy metals (Cu, Zn, Cd, Pb) in upland soils of England and Wales // Environ. Pollut. 2003. V. 125. P. 213-225.

429. Tommervik H., Hogdab K.A., Solheim I. Monitoring vegetation changes in Pasvik (Norway) and Pechenga in Kola Peninsula (Russia) using multitemporal Landsat MSS/TM data// Remote Sensing of Environment. 2003. V. 85. P. 370-388.

430. Tommervik H., Johansen B., Meland I. 1993. Kartlegging og overvaking av naturmiljoet I Varanger og Nikel Petsjenga vha. satelittfjernmaling og feltundersokelser. NORUT rapport 2008.01/1-93. Troms0.

431. Terseth K., Pedersen U. Deposition of sulphur and nitrogen components in Norway 19881992 // NILU OR: 16/94. 1994. 33 p.

432. Turchenek L.W., Abboud S.A., Holowaychuk N. Modeling soil response to acid deposition in Alberta // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 1988. V. 19. P. 805-818.

433. Turunen, M., Huttunen, S. 1996. Scots pine needle surfaces on radial transects across the north boreal area of Finnish Lapland and the Kola Peninsula of Russia // Environ. Pollut. V. 93. No. 2. P. 175-194.

434. Tye A.M., Young S., Crout N.M.J., Zhang H., Preston S., Zhao F.J., Mcgrath S.P. Speciation and solubility of Cu, Ni and Pb in contaminated soils // Eur. J. Soil Sci. 2004. V. 55. P. 579-590.

435. Tyler G., Balsberg Pahlsson A.-M., Bengtsson G., Baath E., Tranvik L. Heavy-metal ecology of terrestrial plants, microorganisms and invertebrates // Water, Air, Soil Pollut. 1989. V. 47(3-4). P. 189-215.

436. Tyler G., Olsson T. Plant uptake of major and minor mineral elements as influenced by soil acidity and liming // Plant and Soil. 2001. V. 230. P. 307-321.

437. Ulrich B. Effect of acidic precipitation on forest ecosystems in Europe // Acidic Precipitation. V. 2. Biological and Ecological Effects / D.C. Adriano, A.H. Johnson (eds.) // New York-Heidelberg-Berlin: Springer-Verlag, 1989. P. 189-272.

438. Ulrich B. Production and Consumption of Hydrogen Ions in the Ecosphere // Effects of Acid Precipitation on Terrestrial Ecosystems / T.C. Hutchinson, M. Havas (eds.). NATO Conf. Series. Ser. 1: Ecology. 1980. P. 255-282.

439. Ulrich B. Soil acidity and its relation to acid deposition // Effects of Accumulation of Air Pollutants in Forest Ecosystems / B. Ulrich, J. Pankrath (eds.). 1983. P. 127-146.

440. Use of Monitored Natural Attenuation at Superfund, RCRA Corrective Action, and Underground Storage Tank Sites; U.S. EPA OSWER Directive 9200.4-17P. Washington, 1999. 32 p.

441. Vallack H.W., Cinderby S., Kuylenstierna J.C.I., Heaps C. Emission inventories for SO2 and NOx in developing country regions in 1995 with projected emissions for 2025 according to two scenarios // Water, Air, Soil Pollut. 2001. V. 130. P. 217-222.

442. Van Breemen N., Driscoll C.T., Mulder J. Acidic deposition and internal proton sources in acidification of soils and waters //Nature. 1984. V. 307. P. 599-604.

443. Van Breemen N., Mulder J., Driscoll C.T. Acidification and alkalinization of soils // Plant and Soil. 1983. V. 75. P. 283-308.

444. Vance G.F., David M.B. Dissolved organic carbon and sulfate sorption by spodosol mineral horizons // Soil Sci. 1992. V. 154 (2). P. 136-144.

445. Vandecasteele, B., Lauriks, R., de Vos, B., Tack, F.M.G. Cd and Zn concentration in hybrid poplar foliage and leaf beetles grown on polluted sediment-derived soils // Environmental Monitoring and Assessment. 2003. V. 89. P. 263-283.

446. Vanmechelen L., Groenemans R., Van Ranst E. Forest soil conditions in Europe. Results of a Large-Scale Soil Survey. Brussels; Geneva: EC-UN/ECE, 1997. 261 p.

447. Varallyay G., Redly M., Muranyi A. Map of the susceptibility of soils to acidification in Hungary // Ecological Impact of Acidification. Budapest. 1989. P. 79-94.

448. Vulkan R., Zhao F.-J., Barbosa-Jefferson V. Copper speciation and impacts on bacterial biosensors in the pore water of copper-contaminated soils // Environ. Sci. Technol. 2000. V. 34. P. 5115-5121.

449. Walse C., Schopp W., Warfinge P., Sverdrup H. Modelling long term impact on soil acidification for six sites in Europe. Lund: Lund University, 1996. 63 p.

450. Warfvinge P., Sverdrup H. Calculating critical loads of acid deposition with PROFILE a steady-state soil chemistry model // Water, Air, Soil Pollut. 1992. V. 63. P. 119-143.

451. Warne M.St.J., van Dam R. NOEC and LOEC data should no longer be generated or used // Australasian J. Ecotoxicology. 2008. V. 14. P. 1-5.

452. Watmough, S.A., Hutchinson, T.C. Analysis of tree rings using inductively coupled plasma mass spectrometry to record fluctuations in a metal pollution episode // Environ. Pollut. 1996. V. 93. No. l.P. 93-102.

453. Weng L., Temminghoff E.J.M., van Riemsdijk W.H. Contribution of individual sorbents to the control of heavy metal activity in sandy soil // Environ. Sci. Technol. 2001. V. 35, No. 22. P.4436-4443.

454. Weng L.P, Lexmond T.M., Wolthoorn A., Temminghoff E.J.M., Van Riemsdijk W. H. Phytotoxicity and bioavailability of nickel: chemical speciation and bioaccumulation // Environmental Toxicology and Chemistry. 2003. V. 22. No. 9. P. 2180-2187.

455. Weng L.P., Temminghoff E.J.M., Lofts S., Tipping E., Van Riemsdijk W.H. Complexation with dissolved organic matter and solubility control of heavy metals in a sandy soil // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. P. 4804-^810.

456. Wesselink L.G., Van Breemen N., Mulder J., Janssen P.H. A simple model of soil organic matter complexation to predict the solubility of aluminium in acid forest soils // Europ. J. Soil Sci. 1996. V. 47. P. 373-384.

457. Wiklander L. The role of neutral salts in ion exchange between precipitation and soil // Geoderma. 1975. V. 14. P.93-105.

458. Wiklander L. The sensitivity of soils to acid precipitation on terrestrial ecosystem // Effects of Acid Precipitation on Terrestrial Ecosystems / T.C. Hutchinson, M. Havas (eds.). NATO Conf. Series. Ser. 1: Ecology. V. 4. N.-Y., 1980. P. 553-567.

459. Wiklander L., Andersson A. The replacing efficiency of hydrogen ion in relation to base saturation and pH. Geoderma. 1971. V. 7. P. 159-165.

460. Winterhalder K. Environmental degradation and rehabilitation of landscape around Sudbury, a major mining and smelting area // Environ. Reviews. 1996. V. 4. P. 185-224.

461. Wu J., Laird D.A., Thompson M.L. Sorption and desorption of copper on soil clay components // J. Environ. Qual. 1999. V. 28. P. 334-338.

462. Zhang P.C., Sparks D.L. Kinetics and mechanisms of sulfate adsorption/desorption on goethite using pressure-jump relaxation// Soil Sci. Soc. Am. J. 1990. V. 54. P. 1266-1273.

Информация о работе

Копцик, Галина Николаевна
доктора биологических наук
Москва, 2012
ВАК 03.02.13

Диссертация

Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы