Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Устойчивость к химическому загрязнению криоземов Западной Якутии

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Устойчивость к химическому загрязнению криоземов Западной Якутии"

На правах рукописи

Дягилева Анна Григорьевна

УСТОЙЧИВОСТЬ К ХИМИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ КРИОЗЕМОВ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

13 МАЙ 2015

Улан-Удэ, 2015

005568721

005568721

Работа выполнена в лаборатории физико-химических методов анализа Научно-исследовательского института прикладной экологии Севера Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова (НИИПЭС СВФУ им. М.К. Аммосова)

Научный руководитель: Легостаева Яна Борисовна,

кандидат биологических наук, зав. лабораторией физико-химических методов анализа НИИ прикладной экологии Севера СВФУ им. М.К. Аммосова

Официальные оппоненты: Данилова Альбина Афанасьевна,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории плодородия почв ФГБНУ Сибирского НИИ земледелия и химизации СО РАСХН

Дорошкевич Светлана Геннадьевна,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории гидрогеологии и геоэкологии ФГБУН Геологического института СО РАН

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет,

биолого-почвенный факультет

Защита состоится «29» июня 2015 г. в 14-00 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.028.01 при Институте общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН по адресу: 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6; факс: (3012) 433034; e-mail: ioeb@biol.bscnet.ru

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Бурятского научного центра СО РАН и на сайте http:/wwvv.igeb.ru.

Автореферат «27» апреля 2015 г. размещен на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации http://vak2.ed. gov.ru и разослан по списку обязательной рассылки «29» апреля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного <CTZ) /)

совета, канд. биол. наук S3 Jl. Н. Болонева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Ухудшение состояния окружающей среды приобретает общепланетарный масштаб, что создает реальную угрозу сохранению биосферы. Экологическая безопасность не должна допустить экологического риска, при котором внешние воздействия, предположительно не наносящие вреда сегодня, могут оказаться пагубными для экосистем будущего, подрывая основы ее существования. Определение последствий техногенного воздействия на природу, изменения границ существования экосистемы и ее состояний, а также уровень допустимых антропогенных нагрузок невозможно дать без знания пределов устойчивости экосистемы, механизмов ее формирования и способов проявления. Поэтому научно обоснованный прогноз поведения экосистем при антропогенных нагрузках требует определения, разработки и использовании прежде всего показателей их устойчивости (Мотузова, 2000). Северные экосистемы характеризуются слабой устойчивостью к различным формам антропогенной деятельности. В результате активного освоения территории Республики Саха (Якутия) почвенные ресурсы в разной степени деградированы, а значительные площади природных ландшафтов полностью уничтожены (Данилов и др., 2007).

Наиболее сильное нарушение земной поверхности происходит при открытом способе отработки месторождений полезных ископаемых, в том числе кимберли-товых трубок, вследствие чего на дневную поверхность извлекаются и складируются огромные массы горных пород. При этом непосредственное прямое воздействие оказывается на природные ландшафты, а опосредованное химическое загрязнение на прилегающие территории в результате аэрорассева мелкодисперсных частиц и разубоживания подвижных и водорастворимых форм соединений с атмосферными осадками.

В свете этого изучение устойчивости почв криолитозоны к химическому загрязнению на территориях интенсивного техногенного воздействия по сорбцион-ной способности почвенного материала - важная научная и практическая задача, при решении которой возможны дальнейшее прогнозирование состояния почв и разработка мероприятий по снижению негативных последствий промышленного загрязнения.

Цель исследования: выявить сорбционную способность криоземов северотаежных ландшафтов Западной Якутии и на ее основе оценить их устойчивость к химическому загрязнению.

Задачи исследования:

1) изучить почвы Хання-Накынского междуречья с учетом природно-клнма-тических и геолого-геохимических особенностей территории Накынского ким-берлитового поля и представить их типизацию;

2) провести анализ внутрипрофильного и латерального распределения микроэлементов в почвах промышленной площадки Нюрбинского горно-обогатительного комбината (НГОК) с определением их геохимической специфики;

3) оценить сорбционную способность и устойчивость криоземов к химическому загрязнению;

4) дать оценку эколого-геохимического состояния почвенного покрова территории промышленной площадки НГОКа в техногенно-трансформированных условиях.

Научная новизна н теоретическая значимость работы. Впервые дана характеристика сорбционной способности криоземов северо-таежных ландшафтов Западной Якутии. Разработан подход определения устойчивости почв криолитозоны

к химическому загрязнению в зависимости от их сорбционной способности при интенсивном техногенном освоении территории. Выявлены ведущие факторы, обуславливающие сорбционную способность мерзлотных почв.

Выполнена эколого-геохимическая оценка состояния мерзлотных почв Хання-Накынского междуречья с применением суммарного показателя загрязнения почвенного покрова по подвижным формам микроэлементов.

Результаты исследований послужат теоретической основой для прогнозирования степени накопления микроэлементов в почвах криолитозоны с учетом их сорбционной способности и оценки устойчивости к химическому загрязнению.

Практическая значимость работы. Разработанный подход можно использовать при оценке техногенного воздействия на почвенный покров в условиях криолитозоны, при проведении экологического мониторинга состояния почвенного покрова в условиях интенсивного освоения и разработки месторождений полезных ископаемых, при строительстве и эксплуатации промышленных объектов северотаежной зоны Якутии. Результаты исследований могут быть применены при планировании природоохранных мероприятий, проведении экологических экспертиз, инженерно-экологических изысканий, а также в учебном процессе по специальностям «Почвоведение», «Экология» и «Охрана окружающей среды».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Фактором, определяющим устойчивость к химическому загрязнению почв криолитозоны, является сорбциониая способность почвенного материала.

2. Зональные типы почв северо-таежных ландшафтов Западной Якутии - кри-оземы - характеризуются высокой сорбционной способностью и низкой устойчивостью к химическому загрязнению.

3. Аномалии Мп, Сг, № и Со в почвах Хання-Накынского междуречья обусловлены двойственным происхождением: влиянием природной геохимической аномальности вследствие внедрения кимберлитового магматизма и формированием техногенной аномалии вторичного поверхностного загрязнения.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: X и XI межрегиональных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием (Нерюнгри, 2009, 2010); научно-практической конференции «XV Лаврентьевские чтения» (Якутск, 2011); республиканских Аспирантских чтениях (Якутск, 2010, 2011, 2013); Всероссийской конференции научной молодежи «Эрэл-2012» (Якутск, 2012); IX Всероссийской научной конференции с международным участием «Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель» (Екатеринбург, 2012); в рамках семинара в летней школе Фулбрайт «Зеленые технологии» (Казань, 2012); III Всероссийской конференции молодых ученых «Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы» (Улан-Удэ, 2013); VI Всероссийской научной конференции с международным участием «Гуминовые вещества в биосфере» (Сыктывкар, 2014); XIX Всероссийской школы-конференции «Экология и почвы» (Пущино, 2014); IV и V Всероссийской научно-практической конференциях «Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России» (Якутск, 2014,2015).

Публикации. Общее число публикаций автора - 42, из них по теме 29. В ведущих рецензируемых научных журналах из списка ВАК - 10, из них по теме 5.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 179 страницах, содержит 36 таблиц, 33 рисунка и 17 приложений. Список цитируемых источников включает 173 наименования, в том числе иностранных изданий 18.

Личный вклад автора. Работа выполнена в рамках комплексных экологических исследований НИИПЭС СВФУ им. М.К. Аммосова на территории Хання-На-кынского междуречья (Западная Якутия) в период 2007-2014 гг. Соискатель непосредственно участвовала в закладке и морфологическом описании почвенных разрезов, отборе почвенных образцов, их пробоподготовке и химико-аналитических работах. Полученный материал сгруппирован соискателем в электронную базу данных с целью расчета статистических характеристик, корреляционных связей и обработки эколого-геохимической информации. Анализ, обобщение, интерпретация данных и выводы выполнены лично автором. Результаты проведенных исследований проанализированы и представлены автором в виде диссертационной работы.

Исследования осуществлялись при частичной финансовой поддержке Государственной стипендии Академии наук Республики Саха (Якутия) молодым научным сотрудникам и некоммерческой организации фонда молодых ученых Республики Саха (Якутия).

Глава 1. Устойчивость почв к антропогенным воздействиям

1.1. Общие представления и понятие об устойчивости почв. Проведен анализ различных понятий об устойчивости почв и экосистемы в целом в период XVIII-XXI вв. (Эшби, 1959; Глазовская, 1978, 1983, 1988, 1990, 1994, 1997; Солнцева, 1982; Арманд, 1983; Куприянова, 1983; Преображенский, 1983; Пу-заченко, 1983, 1989; Букс, 1987; Мотузова, 1988, 2002; Алябина, 1995; Роснов-ский, 1998; Хитров, 1998, 2002; Лебедева, 2002; Тонконогов, 2002; Рубан, 2004; Федоров, 2002, 2008; Альфрайхат, 2009; Горохов, 2012 и др.). Интеграция понятий позволила сформулировать определение «устойчивости» почв криолитозо-ны, как способность почв приспосабливаться к изменившимся условиям среды и сохранять естественное функционирование при воздействии возмущающих факторов.

1.2. Сорбциоиная способность как показатель устойчивости. Рассмотрена роль сорбции в формировании свойств почв (Маттсон, 1934; Антипов-Кара-таев, 1947; Gaines, 1953; Гедройц, 1955; Кононова, 1963; Jakson, 1965, 1968; Орлов, 1974, 1990; Реде, 1975; Градусов, 1976; Schnitzer, 1978; Ковда, 1985; Розанов, 1988; Parks, 1990; Перельман, 1989; Добровольский, 1990, 2005; Stevenson, 1994; Pignatello, 1996; Dixon, 2002; Schultze, 2002; Соколова, 2009, Трофимов, 2009 и др.).

На основе понятия М.А. Глазовской (1983), где «устойчивость» описывается как способность легко «пропускать» сквозь систему загрязнители, так что они за время воздействия не успевают оказать вредного влияния на систему, раскрыта роль сорбционной способности как показателя устойчивости почв криолитозоны к химическому загрязнению.

Мерзлотные почвы, с высокой сорбционной способностью удерживают и накапливают вредные соединения и элементы на многие годы. Следовательно, данные почвы обладают низкой устойчивостью к химическому загрязнению. Мерзлотные почвы с низкой сорбционной способностью удерживают элементы в состоянии обменного поглощения или легко «пропускают» сквозь почву загрязнители, которые за время воздействия не успевают оказать вредного влияния на саму почву. Такие почвы характеризуются высокой устойчивостью к химическому загрязнению.

Глава 2. Основные условия почвообразования территории Хапня-Накынского междуречья

Территория исследования занимает площадь, расположенную в западной части Республики Саха (Якутия), и находится в пределах Средне-Мархинского горнопромышленного района, включающего в себя Накынское кимберлитовое поле с промышленными месторождениями: трубками «Ботуобинская» и «Нюрбинская» кимберлитовым телом Мархинское и целым рядом древних погребенных и современных аллювиальных россыпей. Рельеф Западной Якутии плоскогорно-равнин-ный, пересечен долинами рек Лена, Оленек и Анабар (Геология..., 1981). Территория Накынского кимберлитового поля представляет собой слабопересеченную местность с перепадом высот не более 50 м. Междуречье pp. Марха и Накын, входящее в область древнеаллювиальной равнины, сложено древним аллювием трехчленного строения без наличия грунтовых льдов и представляет собой хорошо расчлененный участок верхнего уровня. Геохимическим отличием пород Накынского кимберлитового поля является повышенная концентрация когерентных элементов (Cr, Со, Ni, Мп), что находит свое отражение в формировании природных геохимических аномалий в почвенном покрове и хорошо идентифицируется по материалам вторичных потоков рассеяния (Зинчук и др., 2003; Ягнышев и др., 1998; 2005 а; б; Легостаева, 2005). Зона повсеместного формирования многолет-немерзлых пород предопределяет распространение криогенных ландшафтов и интенсивных процессов криотурбации почв. Климат характеризуется как резко континентальный, суровый. Средняя температура года -16,1°С. Средняя минимальная температура наиболее холодного месяца (январь) -42,0°С. Средняя максимальная температура наиболее теплого месяца (июль) 21,0°С. Среднее годовое количество осадков более 250 мм. Сильное нагревание воздуха днем и охлаждение ночью сопровождаются большим колебанием относительной влажности (Климат Якутской АССР, 1968; Климат Якутска, 1981; Атлас..., 1981; Сивцева, Мостахов и др., 1990; Гаврилова, 2003; Якутия, 2007; Визе, 2012). По геоботаническому районированию исследуемая территория входит в средне- и северотаежную подзоны бореальной области. Для них характерно развитие древесного яруса, господствующей породой являются лиственницы Гмелина и Каяндера (Десяткин и др., 2009). Также в составе древостоя встречаются Pinns sylvestris, Picea obovata, Betula pubescens. Отмечается распространение кустарничковых (Vassinium vitis-idaea, V. iiliginosum, Ledum palustre) зеленомошных (Aulacomnium palustre) зеленомошно-лишайни-ковых и лишайниково-зеленомошных лиственничников в сочетании с ерниками (Betala exillis, В. middendorffii) осоко-вейниковыми и болотами пушицево-зелено-мошными и кустарничково-сфагновыми (Sphagnum). Зональными типами почв Хання-Накынского междуречья являются криоземы.

Глава 3. Объекты и методы исследований

Исследования проводились в зоне северо-таежных ландшафтов Западной Якутии на территории Хання-Накынского междуречья в пределах промышленной площадки НГОКа с 2007 по 2014 гг.

3.1. Фактические объемы исследований. Объектом изучения послужили мерзлотные почвы - криоземы, преимущественно представленные гомогенными глеевыми и гомогенными неоглеенными типами. В данной работе рассматриваются гомогенные надмерзлотно-глееватые, гомогенные глееватые оподзоленные подтипы и гомогенный неоглеенный тип криоземов. Характерными особенностями данных почв являются недифференцированная или слабодифференцированная минеральная толща на генетические горизонты, близкое подстилание льдистой мерзлотой, непромывной водный режим.

Для создания информационной базы заложена сеть наблюдений с шагом опробования 2x2 км в масштабе 1:100 ООО км равномерно по всей площадке, в составе которой 62 точки наблюдения. За период 2007-2014 гг. заложено всего 16 полнопрофильных разрезов и 185 прикопок до глубин 0-10 и 10-20 см. В целом, отобрано 334 образцов почвенного материала с территории промышленной площадки Нюрбинского ГОКа. Отбор проб проведен согласно ГОСТ 17.4.3.01-83.

3.2. Морфологическое описание п основные физико-химические характеристики доминирующих типов почв территории исследования. В структуре почвенного покрова территории исследования криоземы занимают 84 %. По морфологическому описанию профиль исследуемых почв характеризуется следующим строением:

• криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый 0-АО-АВс-В -ХС ;

• криозем гомогенный неоглеенный О-АО-В -,С;

СГ ^ '

• криозем глееватый оподзоленный О-А-ЕЬВ-В .

5 сг

В табл. 1 приведены физико-химические характеристики криоземов Хання-Накынского междуречья.

Таблица 1

Основные физико-химические характеристики криоземов Хання-Накынского междуречья

Горшонт Гумус, % С . N ,% обш Обменный, мг-экв/100г ЕКО, мг-экв/ 100 г Содержание фракций, % размер, мм

Са | <0,01 >0,01

Криозем гомогенным надмерзлотно-глееватьш

АО 5,0±0,1 6,8±0,7 3,9±0,4 0,20±0,01 15,0±0,8 7,8±0,4 36,0±1,8 19,5 23,2 76,8

АВст 6,2±0,1 1,4±0,1 0,8±0,1 0,16±0,01 19,3±0,9 10,3±0,5 34,0±1,7 5,1 26,1 73,9

В 7,0±0,1 1,9±0Д 1,1±0,1 0,13±0,01 23,1±1,2 5,3 ±0,3 38,0±1,9 8,8 28,2 71,8

7,0±0,1 0,9±0,1 0,5±0,1 0,13±0,01 18,8±0,9 7,5±0,4 22,0±1,1 4,0 11,0 89,0

Криозем гомогенный неоглеенный

АО 5,5±0,1 2,7±0,3 1,6±0,2 0,16±0,01 10,1 ±0,5 4,9±0.2 32,0±1,6 10,0 16,4 83,6

В 6,5±0,1 и±о,1 0,8±0,1 0,16±0,01 12,5±0,6 6,6±0,3 48,0±2,4 4,8 25,2 74,8

С 6,3±0,1 2,7±0,3 1,6±0,2 0,17±0,01 14,6±0,7 5,3 ±0,3 30,0±1,5 9,3 22,0 78,0

Криозем глееватый оподзоленный

А 5,3±0,1 4,9±0,5 0,5±0,1 0,16±0,01 8,4±0,4 43±0,2 24,0±1,2 3,0 13,5 86,5

ЕЬВ 6,7±0,1 0,9±0,1 0,4±0,1 0,16±0,01 15,6±0,8 7,0±0,4 20,0±1,0 2,2 13,4 86,6

V 7,0±0,1 0,7±0,1 1,1±0,1 0,17±0,01 14,8±0,7 7,9±0,4 28,0±1,4 6,6 21,0 79,0

3.3. Методы исследования. Комплексные аналитические работы проводились в лаборатории физико-химических методов анализа НИИПЭС СВФУ им. М.К. Аммо-сова в г. Якутске (аттестат аккредитации №РОСС ШЛХХН .517741 от 15.03.2010) по общепринятым в почвоведении методам (Аринушкина, 1970; Агрохимические..., 1975; Практикум..., 1980).

Подвижные формы микроэлементов в почвах выполнены методом атомно-абсорбционной спектрометрии на многоканальном газоанализаторе МГА-915 (М 03-07-2009). Для комплексной характеристики форм тяжелых металлов и микроэлементов была использована вытяжка 1 н. HN03, которая в отличие от Н20 и 1 н. HCl вытяжек извлекает кислоторастворимые элементы, более прочно связанные с почвой.

В ходе аналитических работ выполнено 4644 элемент-определения.

При интерпретации данных использовались программы ARCGIS 9.0, OriginPro 8.5.1, MS Excel 2007, Statistica 6.0, Gold Геохимик 10.0, «SURFER». Вариационно-статистическая характеристика выполнена по Б.А. Доспехову (1985).

3.4. Методологические принципы исследований. Якутия относится к регионам множеством нерешенных географо-генетических и классификационных проблем, и генетические особенности описанных почв не предусмотрены в новой классификации почв России (2004, 2008), поэтому в данной работе использовалась региональная классификация Л.Г. Еловской (1987).

В табл. 2 приведена корреляция почвенных таксонов и строения доминирующих типов криоземов Хання-Накынского междуречья по региональной классификации мерзлотных почв Л.Г. Еловской (1987), классификации почв СССР (1977), полевому определителю почв России (2008) и мировой базе почвенных ресурсов (2006).

Для эколого-геохимической оценки состояния почвенного покрова на территории исследования были использованы: параметры регионального геохимического фона, коэффициент концентрации (Кс) химических элементов, показатель суммарного загрязнения почвенного покрова (Zc), коэффициент встречаемости (Hi).

Глава 4. Сорбционная способность криоземов северо-таежных ландшафтов Западной Якутии как показатель устойчивости к химическому загрязнению

В главе рассматриваются основные показатели почв, участвующие в сорбции микроэлементов, в том числе тяжелых металлов на примере гранулометрического состава, кислотно-щелочных условий почвенной среды, содержания гумуса, емкости катионного обмена, количества основных оксидов.

Определение устойчивости почв криолитозоны к химическому загрязнению нами предлагается рассматривать через критерии сорбционной способности (рис. 1).

Выбор параметров устойчивости почв основан на опыте многочисленных исследований, имеющихся в отечественной и мировой научной литературе о коррелятивных связях между гранулометрическим составом, физико-химическими свойствами почв и накоплением вредных и опасных элементов, соединений, поступающих в почву из внешней среды (Букс, 1987; Мотузова, 2000; Федоров, 2008).

При выборе показателей устойчивости руководствовались представлением о влиянии того или иного показателя на интенсивность химических процессов в почвах, на накопление и увеличение количества подвижных форм микроэлементов и тяжелых металлов и их соединений.

4.1. Гранулометрический состав. Содержание физической глины в криозе-мах промышленной площадки НГОКа по средним значениям соответствует легкосуглинистым почвам (табл. 3).

Мерзлотные криотурбнрованные почвы Отдел Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии (Еловская, 1987)

Криоземы гомогенные неоглеенные Криоземы гомогенные глеев ые ¡И а

•о « й п •о V I и О Криоземы глееватые оподзолснные Криоземы гомогенные надмерзлотно-глееватые Подтип

Северотаежные суглинистые сильнотиксо-тропные на элювии юрских пород (Зольников и др., 1962); гомогенные криоземы (Соколов, 1980а) Мерзлотные северотаежные опод золенные (Еловская и др., 1979) Мерзлотные северотаежные глееватые (Еловская и др., 1979) Синонимы подтипов почв Якутии

Не разработано, относятся к Восточно-Сибирской мерзлотно-таежнон области, (Добровольский, 1979) Не разработано, относятся к Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области, (Добровольский, 1979) Отдел Классификация и диагностика почв СССР (Егоров и др., 1977)

Ранее не выделялись, на мелкомасштабных картах показаны как таежные торфянисто-перегнойные неоглеенные почвы, в литературе описывались как мерзлотно-таежпые почвы (Добровольский и др., 1979) Ранее не выделялись, на мелкомасштабных каргах показаны как таежные торфянисто-перегнойные неоглеенные почвы, в литературе описывались как мерзлотно-таежные почвы (Добровольский и др., 1979) Тип

Подтип

Криогенные почвы Отдел Полевой определитель почв России (2008)

Криоземы Криоземы 3

Криоземы типичные Криоземы палево-метаморфи-зованные Криоземы глееватые Подтип

СгуьоЬ СгузоЬ Сгузок Реферативная почвенная группа (РГП) Мировая база почвенных ресурсов (\\Т1В), 2006

ТигЫс СгуэоЬ (НейшЛацшс) ТигЫс 01су1с КаШс СгуэоЬ (Яе(1ис1аци1с) ТигЫс С1су1с СтузоЬ (11е(1ис1ацшс) РГП с квалифика-торами

Рис. 1. Блок-схема идентификации устойчивости почв криолитозоны к химическому загрязнению

Таблица 3

Вариационно-статистическая характеристика гранулометрического состава криоземов территории промышленной площадки НГОКа, (п=27)

Показатель М±ш 1лт Доверительный интервал при Р=0,05

Физическая глина 22,1±1,7 3,3-31,6 18,7-25,5 39

Физический песок 77,9±1,7 68,4±96,7 74,7-81,14 11

Распределение соотношения физической глины и физического песка по почвенному профилю в исследуемых почвах различается:

• в криоземе гомогенном надмерлотио-глееватом наблюдается резкое снижение содержания физической глины вниз по почвенному профилю за счет увеличения содержания фракций диаметром 0,25-0,05 мм до 70%.

• в криоземе гомогенном пеоглееннаи содержание физической глины увеличивается вниз по профилю за счет повышения количества частиц диаметром <0,01.

• криозем глееватый оподзоленный характеризуется наименьшим количеством физической глины, но при этом прослеживается увеличение содержания ее вниз

по почвенному профилю в результате уменьшения содержания гранулометрических фракций размером 0,25-0,05 мм до 56%..

При анализе зависимости микроэлементного состава от гранулометрических фракций выделено несколько ключевых моментов: уменьшение фракций гранулометрического состава приводит к увеличению количества поглощенных микроэлементов и тяжелых металлов и к усилению прочности их закрепления в тонкодисперсных фракциях (рис. 2). Фракции средней пыли (0,01-0,005 мм) поглощают и удерживают наибольшее количество микроэлементов - Мп, Со, Zn и Си. Элементы РЬ, Сг, Ав и Сё не связаны с гранулометрическим составом. Уменьшение доли физической глины приводит к снижению сорбции почвами подвижных форм Си и N1 и прочности их закрепления на поверхности почвенных частиц. При этом влияние гранулометрического состава на степень подвижности элементов не установлено.

РЬ N1 Мп а Со Сг 7л С» Л. 1МНОДШЧ

I*,

РЬ N1 Мп (41 Со Сг 7л Си А!

-;1МЮ|

РЬ N1 Мп Сд Со Сг /л Си Ли

РЬ N1 Мп (с) Со Сг 7л С» А»

Рис. 2. Зависимость микроэлементного состава от гранулометрических фракций

(-0,5 < г > 0,5)

Таким образом, криоземы промышленной площадки НГОКа характеризуются двучленным строением почвенного профиля по гранулометрическому составу (супесчаным/суглинистым). Количество физической глины играет роль в сорбции РЬ, Мп, Со, Ъх\ и Си. Наибольшей сорбционной способностью обладают фракции средней пыли.

4.2. Кислотно-щелочные условия почвенной среды. Значение рН почвенного покрова исследуемой территории варьирует в широком диапазоне - от кислого

до слабощелочного (4,1-7,4). Средний показатель составил 5,2±0,09, что свойственно почвам данной почвенно-климатической зоны, не подверженным ярко выраженному техногенному влиянию.

Криоземы промышленной площадки НГОКа обладают преимущественно слабокислыми условиями почвенной среды в верхних органогенных горизонтах и близко к нейтральным в минеральной части почвенного профиля. Отмечена тенденция в сторону подкисления в почвах непосредственно в зоне влияния промышленных объектов.

При корреляционном анализе установлено, что наибольшая связь подвижных форм микроэлементов со значениями рН прослеживается в верхних органогенных горизонтах. С изменением значений рН почв в сторону щелочности уменьшается концентрация подвижных форм РЬ (г=-0,5) и Аб (г=-0,4). И, наоборот, при уменьшении значений рН снижается содержание подвижных форм N1 (г=0,8), ¿п (г=0,7) и Си (г=0,7), которые при слабокислых условиях попадают в пределы рН осаждения в органогенном горизонте. В минеральном горизонте наблюдается положительная связь у РЬ, что связано с изменением рН в нейтральную сторону, при которой происходит осаждение соединений свинца.

Значение рН влияет также на степень подвижности РЬ (1=0,43), Со (г=0,52), 2п (г=0,46) и Си (г=0,43), т.е. при снижении рН почвенного раствора мобильность их будет возрастать быстрее, чем для других элементов.

Показатель рН почвенной среды является ведущим фактором, контролирующим распределение и поглощение микроэлементов в почвенном профиле. В кислой почвенной среде РЬ и Аэ находятся в подвижном состоянии вследствие влияния органического вещества. В щелочной среде N1, Тп, Си и РЬ поглощаются почвенным материалом и находятся в малоподвижном состоянии.

4.3. Содержание гумуса. В криоземах латеральное распределение гумуса по площади не равномерное, диапазон варьирования достаточно широк (1,2-14,3), высокие значения отмечены локально и изолированно, что выделяет аномальные участки и является характерной особенностью почв исследуемой территории. Участки с максимальным содержанием гумуса отмечены на зонах складирования взрывчатых веществ, старого аэропорта, вертолетной площадки и в непосредственной близости от полотна насыпных дорог, что свидетельствует, скорее всего, об автотранспортном привнесении углеродсодержащих компонентов в почвы промышленных зон. Очень низкое содержание гумуса характерно для почв с поверхностным нарушением почвенного профиля и оголением минеральной части, а также сильно уплотненных участков, лишенных растительности. В почвах природных ландшафтов содержание гумуса варьирует в пределах 3—4%.

Среднее содержание общего азота достаточно низкое (0,010±0,001%). Вариации содержания С г (67%) и Ы(ч-ш (46%) очень высокие, что, скорее всего, связано как с природнои'пестротой почвенного покрова северо-таежных ландшафтов (формированием разных подтипов криоземов в пределах бугорковато-западинно-го микрорельефа), так и с влиянием техногенных составляющих промышленной площадки НГОКа. Широкое соотношение углерода к азоту (С/И= >14) свидетельствует о слабом разложении растительных остатков. Как правило, гумус в криоземах грубоперегнойный, фульватный или фульватно-гуматный, очень подвижный и вследствие влияния процессов криотурбации пропитывает весь почвенный профиль (Еловская, 1987).

На гумусированных почвах могут образовываться подвижные формы тяжелых металлов, связанные с органическим веществом, способные мигрировать за пределы корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами (Батовская, 2002),

но также гумус обладает высокой способностью сорбировать и образовывать труднорастворимые комплексы с микроэлементами. Поэтому интересно не только латеральное распределение органики, но и вертикальное по почвенному профилю.

Исследуемые почвы характеризуются резко убывающим, бимодальным и нарастающим распределением гумуса по почвенному профилю. Выделено два пика накопления органики: в верхней части почвенного профиля, связанное с биогенным накоплением, и в нижней части почвенного профиля, являющееся следствием криогенных процессов. Эта специфическая особенность внутрипрофильного распределения органического вещества в условиях криолитозоны.

Отмечена высокая степень зависимости накопления Ав, РЬ, Сё и Мп (г= 0,9; 0,8; 0,9 и 0,5 соответственно) от содержания органики по всему почвенному профилю, что еще раз является подтверждением пропитанности всего профиля почвенным органическим веществом вследствие криогенеза. Также прослеживается слабая связь Си (г=0,4) с содержанием гумуса в минеральном горизонте, что объясняется влиянием почвообразующих пород, т.к. Си входит в состав перекрывающих терригенных отложений сунтарской, тюнгской и укугутской свит нижне-среднеюрского возраста и является одним из элементов индикаторов кимберлито-вого магматизма второго порядка.

Установлено статистически достоверное влияние содержания гумуса на степень подвижности никеля (г=0,7), хрома (г=0,6), свинца (г=0,5) и меди (г=0,5).

4,4. Емкость катнонного обмена (ЕКО). Средняя величина ЕКО в криозе-мах исследуемой территории составляет 29,6±1,7 мг-экв/100 г, что свойственно суглинистым почвам и имеет достаточно широкий предел варьирования. Количество обменного кальция и магния (16,3±1,1 и 7,6±0, мг-экв/100 г) соответствует 55 и 26 % от ЕКО по средним показателям. С ростом обменной емкости катионов возрастает удерживающая способность почв в отношении тяжелых металлов (Натовская, 2002).

Установлена достоверная зависимость ЕКО от содержания физической глины и обменного магния (табл. 4). Наибольшее влияние на ЕКО в рассмотренных подтипах криоземов оказывают минеральные компоненты, чем органическое вещество.

Таблица 4

Зависимость ЕКО от некоторых почвенных показателей

рН Гумус Физ. глина Са мё ЕКО

рН 1

Гумус -0,37 1

ФЗ 0,35 0,45 1

Са 0,65 0,30 0,81 1

ме 0,35 0,12 0,54 0,36 1

ЕКО 0,27 0,09 0,57 0,36 0,45 1

Примечание. Здесь и и табл. 5 жирным отмечена достоверная корреляционная зависимость: 0,81 - положительная; -0,4 - отрицательная.

В органогенных горизонтах от ЕКО зависит накопление Ъъ (г=0,7), № (г=0,7) и Си (г=0,5), а минеральные горизонты характеризуются аккумулированием Си (г=0.5).

4.5. Содержание основных оксидов. В криоземах промышленной площадки НГОКа сумма оксидов составляет 78 %, при этом достаточно большой объем от общего количества приходится на органическую составляющую. Распределение оксидов в почвенном профиле криоземов практически не дифференцировано или слабо дифференцировано.

Выражена зависимость накопления микроэлементов от характера определенных групп оксидов (табл. 5). С увеличением содержания оксидов группы железа (Ре203, МпО и ТЮ2) возрастает концентрация Сг, Со, Си, Сё, Мп и № с достаточно высокой степенью достоверности (г=0,49-0,82).

Таблица 5

Корреляционная матрица зависимости концентрации микроэлементов от содержания основных оксидов в криоземах

БЮ, А1,0, Ре,О, МдО СаО N3,0 К,0 МпО РА ТЮ,

РЬ -0,20 0,02 0,06 -0,27 -0,37 -0,35 -0,52 -0,64 -0,23 -0,07

N1 0,25 0,41 0,19 0,69 0,56 0,19 0,17 0,52 0,33 0,51

Мп 0,30 0,38 -0,07 0,55 0,82 0,86 0,34 0,91 0,18 0,49

са 0.08 0,14 -0,21 0,24 0,30 0,30 0,07 0,50 -0,10 0,52

Со 0,34 0,55 0,00 0,62 0,72 0,59 0,57 0,81 0,27 0,42

Сг 0,45 0,00 0,82 0,53 0,42 0,08 -0,37 0,06 0,76 -0,01

2п 0.66 0,59 0,77 0,82 0,56 0,08 0,07 0,18 0,72 0,04

Си -0,02 0,28 -0,08 0,65 0,62 0,32 -0,12 0,51 0,09 0,75

Аэ -0,17 -0,07 -0,03 -0,04 -0,03 -0,04 -0,57 -0,18 -0,14 0,36

Оксиды, отражающие карбонатную составляющую и являющиеся продуктом разложения доломитов и мергелей - К^О и СаО, также сорбируют большой спектр микроэлементов: Сг, Хп, Со, Си, Мп и N1 (г=0,55-0,82).

Помимо этого выявлена отрицательная взаимосвязь РЬ и Ав с основными оксидами. Данные элементы проявляют свои максимальные концентрации преимущественно в верхних горизонтах почв исследуемой территории.

В целом, по валовому химическому составу основных оксидов, криоземы промышленной площадки НГОКа характеризуются недифференцированным или слабо дифференцированным почвенным профилем. По весовому содержанию основных оксидов в криоземах характерно доминирование БЮ,, А1,03, Ре,03 и 1С,О. Наибольшая сорбция подвижных форм микроэлементов установлена в оксидах группы железа (Сг, Тп, Со, Си, Мп и №). Такие микроэлементы, как Ъл и Си, отражают специфику сорбции основных оксидов в криоземах Хання-Накынского междуречья. Аккумуляция Ав и РЬ - это результат техногенного воздействия на почвы в зоне влияния промышленных объектов НГОКа.

4.6. Интегральная оценка показателей сорбиионной способности. Микроэлементы по содержанию подвижных форм и характеристике внутрипрофильного распределения группируются в следующие кластеры:

■ 1-элементы группы железа - Мп, Си, Сс1;

■ Н-элементы типоморфные кимберлитам, представляющие геохимическую специфику Накынского кимберлитового поля - Со, Сг, N1;

■ Ш-элементы, представляющие аэротехногенное загрязнение - Ав, РЬ.

Для элементов I и II кластеров основными критериями, влияющими на сорбцию Си и являются содержание физической глины и емкость катионного

обмена. Для элементов III кластера основным сорбентом служит органическое вещество. Среди элементов группы железа выявлена зависимость вертикального распределения Мп и Cd по всему почвенному профилю от показателей рН и гумуса, а также Си от содержания физической глины. Высокое содержание органического вещества, как правило, приводит к подкислению геохимических условий среды, следствием чего является повышенная концентрация подвижных форм Мп и Cd. Накопление Си вместе с Zn и Cd в органогенном горизонте, вероятно, связано с сорбцией мелкодисперсными частицами техногенного происхождения, которые оседают при аэрорассеве на почвенном покрове. С помощью программы Gold Геохимик 2.0 (пакет комплексной обработки геолого-геохимических данных) выполнен факторный анализ (табл. 6).

Таблица 6

Факторные нагрузки, определяющие сорбционную способность криоземов Хання-

Накынского междуречья

Коэффициенты факторных нагрузок

Криозем гомогенный Криозем гомогенный Криозем глееватый

надмерзлотно-глееватый неоглсснный опод золенный

Значения факторов Значения факторов Значения факторов

F1 F2 F1 F2 F1 F2

РН 0.031 0.100 РН 0.034 -0.017 РН 0.031 0.031

GS 0.010 -0.023 CS 0.013 0.057 GS 0.007 0.044

N 0.001 0.002 N 0.001 0.000 N 0.001 0.001

N•N03 0.012 0.01S М-N03 0.016 0.027 N-N03 0.021 -0.064

N-NH1 0.070 0063 N-UHJ 0.103 0.335 N-NH1 0.069 0.054

ЕКО 0.154 CostQ ЕХО 0.202 -0.266 ЕКО 0.121 0331

FE <2)9642 >■0260 FE <0.942) -0.193 FE -0.180

РВ 0.010 0.022 РВ 0.010 0.022 РВ 0.012 0.003

N1 0.021 0.100 N1 0.023 -0.107 N1 0.016 ОЦ2

MN 0.195 <g-7S9) MN 0.239 фя бё> М.Ч 0.138

CD 0.000 0.000 CD 0.000 0.000 со 0.000 0.001

со 0.011 0.043 со 0.013 0.016 со 0.010 0.039

CR 0.013 0.038 CR 0.003 -0.013 CR 0.009 ОЛЮ

ZN 0.031 0.120 ZN 0.022 -0.012 ZN 0.023 0.116

си 0.029 0.127 си 0.033 -0.115 си 0.016 0.103

AS 0.000 -0.001 AS 0.000 •0.001 AS 0.000 0.000

Примечание. ") - выделены элементы, значимо определяющие структуру фактора

Железо выделяется в качестве ведущего фактора, обуславливающего аккумуляцию в почвах микроэлементов, начиная с определенного уровня концентрации, характерного для всех изучаемых типов криоземов, при этом подчиненным фактором является марганец. В криоземе гомогенном надмерзлотно-глееватом в одном ряду с марганцем отмечена емкость катионного обмена.

Один из наиболее важных факторов сорбционной способности рассматриваемых криоземов, определяющим их специфику - присутствие в почвенном профиле льдистой мерзлоты, которая оказывает большое влияние на состояние над-мерзлотной части почвенного профиля, формируя надмерзлотный геохимический барьер. При пересчете коэффициентов накопления от подстилающих пород к почвам прослеживается явное накопление микроэлементов в минеральной части почвенного профиля всех рассмотренных криоземов (табл. 7).

Таблица 7

Характер распределения микроэлементов по почвенному профилю криоземов Хання-

Накынского междуречья

Коэффициент накопления Элемент

РЬ N1 Мп Сс1 Со Сг гп Си Ав

Криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый

к, 1,8 0,5 0,6 2,1 0,6 0,8 0,7 0,7 10,0

К, 0,9 0,9 0,9 0,8 1,0 1,0 0,9 0,8 0,4

К, 1,6 1,3 1,1 0,9 1,2 0,8 1,2 2,1 2,8

Криозем гомогенный неоглеенный

К, 1,3 0,4 1,7 0,9 1,0 0,7 1,0 0,6 1,1

к, 1,1 0,5 0,8 0,4 1,0 1,0 0,7 0,6 0,3

Криозем глееватый оподзоленный

К, 1,2 0,4 0,6 0,8 0,7 0,8 0,9 0,7 1.1

к, 1,0 0,7 0,7 0,4 1,0 1,2 0,7 0,6 1,0

Примечание. Значения коэффициентов накопления, где К,= С вс( _ / С ы;

2 гор. В(или АВ) гор.ВС (или С)' 3 гор. Ао гор. В (или АВ).'

зеленым цветом - выделены элементы, аккумулирующиеся органикои, красным цветом - вынос элемента из нижележащего горизонта.

Формирование надмерзлотного геохимического барьера в минеральной части почвенного профиля в исследуемых почвах имеет следующую микроэлементную характеристику:

• криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый характеризуется накоплением: Ав,8—»Си2,—*РЬ,^-»Мп,

• криозем' гомогенный' неоглёенныи накапливает в своем профиле относительно почвообразующего субстрата: РЬ^,—»Со, 0 (Сг, 0);

• криозем глееватый оподзоленныи отличается накоплением: Сг,,—>РЬ, 0

(Со.,0' А51,О>-

Льдистость надмерзлотных горизонтов оказывает влияние на ход процессов перемещения и накопления элементов по вертикали почвенного профиля криоземов, предопределяя закономерный, увеличивающийся с глубиной, характер распределения с максимумом накопления в надмерзлотном горизонте.

Помимо накопления микроэлементов в минеральной части почвенного профиля отмечается и биогенное накопление. Для всех подтипов криоземов промышленной площадки Хання-Накынского междуречья установлена общая картина аккумуляции РЬ и Ав, что, конечно, связано в большей степени с участием почвенного органического вещества.

В табл. 8 приведены интегральные показатели сорбционной способности почвенных материалов, обусловливающие устойчивость криоземов к химическому загрязнению. Полученные данные свидетельствуют о том, что криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый и криозем гомогенный неоглеенный обладают высокой сорбционной способностью и, следовательно, низкой устойчивостью к химическому загрязнению, а криозем глееватый оподзоленный - соответственно низкой сорбционной способностью и высокой устойчивостью. Для этого подтипа криоземов основное влияние на уровень сорбционной способности оказали емкость катионного обмена, степень увлажненности, количество физической глины.

Таблица 8

Интегральная оценка устойчивости криоземов территории промышленной площадки Хання-Накынского междуречья

Критерии сорбционной способности Криозем Уровень сорбционной способности Устойчивость почв к химическому загрязнению

гомогенный надмерзлотпо-глееватый гомогенный неоглееннын глееватый опод золенный

Морфо-генетическне Гранулометрический состав Профиль двучленный (суглинистый/ супесчаный) Профиль двучленный (супесчаный/ суглинистый) Профиль двучленный (супесчаный/ суглинистый) Средний Средняя

Содержание фракций, % размер, мм (>0,01/<0,01) 22/78 21/79 16/84

Плотность Плотная Уплотненная Уплотненная Средний Средняя

Мощность органического горизонта (АО), см 6 10 13 Средний Средняя

Наличие и характер мерзлоты (глубина залегания, см) Льдистая мерзлота (65) Льдистая мерзлота (86) Сухая мерзлота (83) Высокий Низкая

Функциональные Кислотно-шел очные условия 5,5 6,5 6,2 Низкий Высокая

Содержание гумуса, % 2,8 2,2 1,1 Низкий Высокая

Емкость катионного обмена, мг-экв/100 г 29 31 26 Высокий Низкая

Влажность (ТВ, %) Влажная (2,7) Влажная (22) Свежая (2,3) Высокий Низкая

Содержание основных оксидов 5Юг»А1г03>Ре203> К,0>Ыа,0, МцО>СаО ЯЮ ,»Л1,03>Гс,03> К,0>Ыа,0>Мс0>Са0 5Ю,»А1203>Ре20(> К,0:^0Жа,0>Са0 Высокий Низкая

Уровень сорбционной способности Высокий Высокий Низкий

Устойчивость почв к химическому загрязнению Низкая Низкая Высокая

Многие исследователи при оценке устойчивости почв применяют понятие буферной способности почв по отношению к тяжелым металлам. Параметры буферной способности почв складываются из реакции среды, содержания гумуса, количества физической глины, карбонатов и полуторных оксидов (подвижные Ре+А1). Для сравнения мы определили буферную способность криоземов Хання-Накынского междуречья (табл. 9) согласно рекомендациям, разработанным В.Б. Ильиным (1995).

Таблица 9

Буферная способность криоземов Хання-Накынского междуречья

Исследуемые почвы Количество баллов, полученных за счет показателей Сумма баллов Градация буферности

гумуса физ. глины полут. оксиды карбонатов рнм„

Криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый 3,5 10 7 - 7,5 28 Средняя

Криозем гомогенный неоглеенный 3,5 10 2,5 - 7,5 23,5 Средняя

Криозем глееватый оподзоленный 2 5 4 - 7,5 18,5 Низкая

Таким образом, анализ двух подходов к определению устойчивости почв показал что, основными показателями буферной способности являются содержание гумуса, количество физической глины и полуторных оксидов, а сорбционной способности - содержание гумуса, емкость катионного обмена, степень увлажненности, количество физической глины, основных оксидов и наличие в почвенном профиле мерзлоты.

Анализ показателей сорбционной способности и буферной способности исследуемых почв выявил, что криозем глееватый оподзоленный характеризуется низкой сорбционной способностью и низкой буферной способностью, а криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый и криозем гомогенный неоглеенный - высокой сорбционной способностью и средней буферной способностью.

Разница в оценке буферной способности почв, предложенной В.Б. Ильиным (1995), и сорбционной способности, предложенной нами, заключается, на наш взгляд, в количестве показателей, определяющих их степень. Оценка сорбционной способности характеризуется большим количеством параметров, обусловливающих устойчивость почв к химическому загрязнению, а, следовательно, и более детальным подходом, обеспечивающим разноуровневую систему с учетом морфо-генетических и функциональных признаков.

Сорбционная способность почвенного материала определяет устойчивость почв криолитозоны к химическому загрязнению. Чем выше сорбционная способность, тем ниже устойчивость почв к химическому загрязнению и наоборот. При этом каждый генетический горизонт обладает своей сорбционной способностью, а, следовательно, и различной степенью устойчивости к химическому загрязнению, что очень важно при прогнозировании развития процессов деградации почвенного покрова.

Глава 5. Эколого-геохимическая характеристика мерзлотных почв северо-таежиых ландшафтов Западной Якутии

Важным блоком эколого-геохимических исследований является ландшафтно-геохимическая оценка, направленная на анализ техногенных потоков загрязняющих веществ в ландшафтах, трансформации природной среды, радиальной и латеральной структур, устойчивости природно-антропогенных ландшафтов к загрязнению.

За период наблюдений 2007-2014 гг. прослеживается значительное накопление элементов в поверхностных горизонтах почв промышленной площадки НГО-Ка. Необходимо отметить при этом, что доля подвижных форм микроэлементов увеличивается. Так в 2007 г. выявлено 7 элементов с надфоновыми содержаниями подвижных форм, а в 2011 и 2014 гг. - 9 элементов. Увеличение содержания подвижных форм микроэлементов в почвенном покрове исследуемого участка в целом связано с аномалией двух типов загрязнения - природного и техногенного. Доказательством существования вторичного техногенного загрязнения являются общее увеличение суммарного показателя загрязнения почвенного покрова - 2с внутри промышленной площадки и расширение состава микроэлементных спектров (рис. 3). В 2007 г. отмечено накопление только Сс1, Сг и Ая, пространственно приуроченное к дорожным насыпям, а в 2011 г. и 2014 г. - Мп, N1 и Со - элементы типоморфные кимберлитам, при этом проявляется тенденция к накоплению 2п и Аб, доказывающая наличие техногенной составляющей в почвах промышленной площадки НГОКа.

В 2007 г. общая эколого-геохимическая ситуация по содержанию подвижных форм микроэлементов в поверхностных горизонтах почв характеризуется допустимой категорией загрязнения (2с=\,8-10,1). В 2011 г. изучаемая территория характеризуется как умеренно опасная по суммарному показателю загрязнения почвенного покрова (2с= 1,5-51,4), а в 2014 г. - как опасная категория (2с=2,9-362,6).

Помимо анализа полиэлементного загрязнения почв рассмотрены превышения предельно-допустимых концентраций микроэлементов в мерзлотных почвах Хання-Накынского междуречья (К^) за период 2007-2014 гг. (табл. 10).

По табл. 10 прослеживается явное увеличение превышения К^ к 2011 г. практически по всем элементам. Наиболее значительные превышения Мп, Сг и Си скорее связаны с вторичным техногенным загрязнением почвенного покрова, так как эти элементы представляют геохимическую специфику данной территории. В 2014 г. значительных изменений не произошло, лишь отмечено небольшое уменьшение хрома и меди.

В целом широкая вариабельность концентраций тяжелых металлов в почвах Хання-Накынского междуречья объясняется высокой гетерогенностью почвенной среды и факторов, влияющих на химический состав почв, что связано как с природной спецификой геохимических условий формирования Накынского кимбер-литового поля, так и с воздействием техногенных составляющих промышленной площадки НГОКа.

Основными Хс - образующими элементами являются - Мп, Сг, N1 и Со - элементы, типоморфные кимберлитам, характеризующие как природную геохимическую аномалию, так и техногенную - вторичного поверхностного загрязнения. При интенсивном техногенном освоении алмазодобывающей промышленности эколого-геохимическая ситуация на данной территории к 2011 г. ухудшилась с увеличением степени загрязнения.

Рис. 3. Карта-схема экшюго-геохимического состояния территории НГОКа по суммарному показателю загрязнения почвенного

покрова (за 2007-2014 гг.)

Для минимизации воздействия техногенной составляющей промышленной площадки НГОКа уже на данном этапе промышленного освоения территории необходимо локализовать поверхностное аэротехногенное загрязнение посредством проведения биологической рекультивации отвалов вскрыши и дорожных насыпей с отсыпкой капилляроприрывающим материалом и нанесением почвенного плодородного слоя, а так же засевом многолетних трав.

Таблица 10

Превышение ПДК микроэлементов в мерзлотных почвах Хання-Накынского междуречья

РЬ XI Мл Cd Со Cr Zn Ca Al

2007 L 0.55 - 1.39 _ 1.26 0,09 _ 0.65 ; о,38 . 0,15 . 1.98 0,09

2011 1Л2 1.62 . ISO . 0.15 - US . 3.56 . 0,42 . 3,84 0,07

2014 . 0,3 S . 1.84 -.153 o.os 0.99 . 0,45 . 0,22 1.75 0.11

Выводы

1. Зональными типами почв территории Хання-Накынского междуречья являются криоземы, преимущественно представленные типами криоземов гомогенных надмерзлотно-глееватых и криоземов гомогенных неоглеенных.

2. Криоземы характеризуются двучленным почвенным профилем, основной геохимической характеристикой которого является наличие биогенного и надмер-злотного геохимических барьеров.

3. Криозем гомогенный надмерзлотно-глееватый и криозем гомогенный не-оглеенный отличаются высокой сорбционной способностью и низкой устойчивостью к химическому загрязнению, криозем глееватый оподзоленный - низкой сорбционной способностью и, следовательно, высокой устойчивостью.

4. Микроэлементы по содержанию подвижных форм и характеристике вну-трипрофилыюго распределения группируются в три кластера. Для элементов I (Мп, Си, Zn, Cd) и II (Со, Cr, Ni) кластеров основными критериями, влияющими на сорбцию, являются содержание физической глины и емкость катионного обмена, для элементов III (As, Pb) кластера основным сорбентом - органическое вещество.

5. Основными Zc - образующими элементами для территории промышленной площадки НГОКа являются Mn, Cr, Ni и Со - элементы типоморфные кимберлитам, характеризующие как природную геохимическую аномалию, так и техногенную аномалию вторичного поверхностного загрязнения.

6. Эколого-геохимическая ситуация на промышленной площадке НГОКа за 2007 - 2014 гг. ухудшилась с увеличением степени и площади загрязнения.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

Публикации в изданиях, включенных в Перечень ВАК:

1. Легостаева Я.Б., Сивцева Н.Е., Ксенофонтова М.И., Томская Л.А., Дягилева А.Г., Ябловская П.Е. Эколого-геохимическая оценка состояния территорий наиболее крупных населенных пунктов Якутии // Проблемы региональной экологии. - 2011. - №4. - С. 49-54.

2. Легостаева Я.Б., Шадрина Е.Г., Солдатова В.Ю., Дягилева А.Г. Эколого-геохимическая и биоиндикационная оценка трансформации экосистем при разработках коренных месторождений алмазов в Якутии // Современные проблемы науки и образования [электронный ресурс]. - 2011. - № 6. - Режим доступа: http://wwvv.science-education.ru/l 00-5215, свободный.

3. Дягилева А.Г., Легостаева Я.Б. Влияние техногенеза на экологическое состояние мерзлотных почв (на примере Нюрбинского горно-обогатительного комбината) // Вестник СВФУ. - 2013. - №2. - С. 79-84.

4. Дягилева А.Г. Экологическая оценка геохимического состояния техноген-но-загрязненных почв // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - №8. - С. 53-55.

5. Легостаева Я.В., Ксенофонтова М.И., Дягилева А.Г. Эколого-гео-химический мониторинг почвенного покрова в зоне воздействия Нюрбинского ГОКа //Горный журнал.-2014,-№4.-С. 117-120.

Работы, опубликованные в материалах международных, всероссийских и региональных конференций:

1. Дягилева А.Г. Сорбционная способность мерзлотных почв Западной Якутии как показатель устойчивости к химическому загрязнению // Экология России и сопредельных территорий: материалы XIII Международной экологической студенческой конференции. - Новосибирск, 2008. - С. 60-61.

2. Дягилева А.Г. Изменение степени устойчивости мерзлотных почв при антропогенном воздействии // Антропогенная трансформация природной среды: материалы Международной конференции. - Пермь, 2010. - Т. 1, чЛ. - С. 282-287.

3. Дягилева А.Г. Оценка степени устойчивости мерзлотных почв Хання-На-кынского междуречья к химическому загрязнению // I Ковалевские молодежные чтения. Почвы Сибири: прошлое, настоящее, будущее: материалы Всероссийской научной конференции (с международным участием). - Новосибирск: Карина, 2011.-С. 127-128.

4. Дягилева А.Г. Характеристика параметров сорбционной способности кри-оземов гомогенных Хання-Накынского междуречья // XV Докучаевские молодежные чтения. Почва как природная биогеомембрана: материалы Международной научной конференции. - СПб.: ВВМ, 2012. - С. 105-107.

5. Дягилева А.Г. Характеристика современного состояния почвенного покрова в зоне воздействия Нюрбинского горно-обогатительного комбината // Почвен-но-земельные ресурсы: оценка, устойчивое использование, геоинформационное обеспечение: материалы Международной научно-практической конференции. -Минск: Издательский центр БГУ, 2012. - С. 170-172.

6. Dyagileva A.G. Specific Features of Cryogenic Soil Formation in Western Yakutia // Proceeding of the Tenth International Conference on Permafrost (TICOP), Volume 2. - Salekhard, Yamal-Nenets Autonomous District, Russia, 2012. - P. 71-74.

7. Дягилева А.Г. Оценка влияния антропогенного загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами // Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель: материалы IX Всероссийской научной конференции (с международным участием). - Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та ИПЦ УрФУ, 2012. - С. 75-79.

8. Дягилева А.Г. Микроэлементный состав мерзлотных почв северо-таежных ландшафтов Западной Якутии при интенсивном техногенном освоении // Результаты исследований получателей грантов Президента РС(Я) и государственных стипендий РС(Я) за 2012 год. - Якутск, ООО «Сфера», 2013. - С. 155-159.

9. Дягилева А.Г. Устойчивость мерзлотных почв к химическому загрязнению по критериям сорбции почвенного материала // Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы: материалы Всероссийской конференции молодых ученых. - Улан-удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. - С. 122-123.

10. Дягилева А.Г. Гумус как показатель устойчивости почв к химическому загрязнению // Гуминовые вещества в биосфере: материалы VI Всероссийской научной конференции (с международным участием). - Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2014.-С. 160-163.

Дягилева Анна Григорьевна

УСТОЙЧИВОСТЬ К ХИМИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ КРИОЗЕМОВ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИД 05324 от 09 июля 2001 г. Подписано в печать 27.04.2015 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,22. Тираж 100 экз. Заказ № 22.

Издательство и типография ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН. 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, д. 36, ИМЗ СО РАН.