БУФЕРНАЯ СПОСОБНОСТЬ АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ К ХИМИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ
BUFFER POWER OF ANTHROPOGENICALLY REFORMED SOILS TO BE CHEMICAL POLLUTED IN THE FOREST-STEPPE AREA OF TRANS-URALS
Л.М.Маркова, Н.С. Сальникова, Р.Г.Халилова
L.M. Markova, N.S.Salnikova, R.G.Khalilova
ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет»
(454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129)
Chelyabinsk State University
(454001, c.Chelyabinsk, st. Bratev Kashirinych, 129)
e-mail: ivolga-354@yandex.ru
В статье приводятся результаты оценки буферности антропогенно-преобразованных почв лесостепной зоны Зауралья, находящихся под воздействием выбросов промышленных предприятий. Буферность определена с помощью методики В.Б.Ильина. Произведено сравнение физико-химических свойств исследуемых почв с зональными черноземами. Сделаны выводы об устойчивости почв к химическому загрязнению.
The article is based on results of analyzing the buffer state of anthropogenically reformed soils in the forest-steppe area of Trans-Urals, which is under the influence of industrial enterprises, emissions. The buffer state is defined by V.B. Ilyin, s method. Authors drew an analogy between physical-chemical characteristics of examinimg soils with zonal chernozems and made conclusions about soil stability to be chemical polluted.
Почва является ключевым звеном в функционировании ландшафта. От ее свойств во многом зависит скорость и величина вещественно-энергетических потоков внутри геосистемы, способность к нейтрализации жидких, твердых и газообразных отходов. В одних почвенно-геохимических условиях продукты техногенеза способны накапливаться в количествах, превышающих устойчивость ландшафта, и включаться в биологический круговорот, в других, напротив, легко перерабатываться и преобразовываться в инертные формы.
Почвы культурных ландшафтов формируются под воздействием как природных, так и антропогенных факторов, долевое участие которых сильно варьирует в зависимости от характера хозяйственной деятельности. Одним из видов подобных ландшафтов являются коллективные сады, находящиеся в пределах урбанизированных территорий. Отличительные признаки данных природно-антропогенных систем ? отсутствие биологического круговорота, мозаичность почвенных условий на небольшой территории, вызванная дополнительным внесением минеральных и органических веществ. Кроме того, определенное влияние оказывают техногенные потоки в виде пылевых выпадений, загрязненных атмосферных осадков и талых вод.
В пределах городской черты г. Челябинска (лесостепная зона Зауралья) насчитывается несколько десятков садовых товариществ. Часть из них находится в жилых микрорайонах, другие – вблизи промышленных предприятий. Комплексной оценки буферности (потенциальной устойчивости) почв садовых ландшафтов на территории г. Челябинска не производилось.
Целью данной работы является определение устойчивости почв садовых товариществ, расположенных в различных частях города, к химическому загрязнению.
Исходными данными послужили результаты почвенно-геохимических исследований на территории СТ «Любитель-2» (северо-западный район г.Челябинска, менее подверженный влиянию промышленных предприятий) и СТ «Хлебосад» (северо-восточная часть города, вблизи промышленных зон Челябинского металлургического и электрометаллургического комбинатов, а также городской теплоэлектроцентрали №3). Всего было отобрано 62 пробы почвы с шагом сети 30x100 м. Отбор производился между садовыми участками и на неиспользуемых в настоящее время участках, где почва менее трансформирована, не подвергается перекопке, рыхлению, орошению и внесению минеральных удобрений, в соответствии с общепринятой методикой [1].
В лабораториях факультета экологии ЧелГУ определялись физико-химические показатели, участвующие в инактивации и влияющие на подвижность избыточных ионов в почве: рН водной и солевой вытяжки потенциометрическим методом, ранулометрический состав по Качинскому методом пипетки, гумус методом мокрого озоления по Тюрину, общие карбонаты ацидиметрическим методом, полуторные оксиды по Тамму. Анализ рН водной и солевой вытяжки производился для всех проб; гранулометрический состав, гумус и общие карбонаты – выборочно, в 5-8 повторностях для каждой исследуемой территории; полуторные оксиды – в 2 повторностях.
В таблице 1 представлены результаты исследований почв садовых ландшафтов. Как видно из таблицы, почвы обоих участков характеризуются широким диапазоном по значению рН водной вытяжки, содержанию гумуса и физической глины.
Актуальная кислотность почв садовых ландшафтов существенно отличается от аналогичного показателя зональных автоморфных почв, для которых характерна слабокислая и нейтральная реакция в верхней части гумусового горизонта (рНводн- 5,49 – 6,55) [4, 6]. В исследуемых почвах значение рН меняется от 7,24 до 8,31 (СТ «Хлебосад») и от 6,51 до 8,20 (СТ «Любитель-2»). Среднее значение рН почвы СТ «Хлебосад», граничащего с промзоной, выше, чем у СТ «Любитель-2», расположенного в жилом микрорайоне. По содержанию общих карбонатов прослеживается та же закономерность. Изменение актуальной кислотности, по нашему мнению, связано с влиянием атмосферных осадков, имеющих в крупных промышленных городах щелочную реакцию [2].
По содержанию гумуса почвы близки к зональным черноземам выщелоченным, в пахотном слое которых содержится в среднем 6,62%. Почвы садовых товариществ имеют легкосуглинистый механический состав, что определяется их положением в рельефе. Оба участка находятся на вершинах и верхних частях склонов плоских возвышенностей; почвы сформированы на глинисто-щебнистом элювии коренных пород.
Доля подвижных полуторных оксидов составляет 0,45-0,52%, что характерно для Южного Зауралья, где в условиях хорошего дренажа и небольшого количества осадков отсутствуют сезонные и внутрисезонные изменения окислительно-восстановительных режимов, способствующие новообразованию различных видов соединений элементов переменной валентности.
Таблица 1
Физико-химические показатели почв садовых ландшафтов
|
Садовое товарищест-во |
рН вод. |
Гумус, % |
Физ. глина, % |
Карбона-ты общие, % |
Fe2O3 по Тамму ,% |
Al2O3 по Тамму,% |
|
xср (n)/ lim |
||||||
|
Хлебосад |
7,72 (32) 7,24-8,31 |
7,04 (5) 3,30-8,59 |
21,30 (5) 18,89-25,19 |
2,48 (5) 2,16-2,94 |
0,29 (2) 0,26-0,32 |
0,23(2) 0,22-0,23 |
|
Любитель-2 |
7,30 (30) 6,51-8,20 |
7,14 (7) 5,05-11,67 |
26,62 (8) 17,58-33,52 |
1,99 (5) 1,84-2,06 |
0,19 (2) 0,18-0,19 |
0,26 (2) 0,24-0,28 |
Для оценки защитных возможностей почвы была выбрана методика В.Б.Ильина, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другими шкалами балльной оценки почвенно-ландшафтных характеристик [5]. Во-первых, она основана на экспериментальных данных по инактивирующему влиянию на тяжелые металлы различных физико-химических показателей. В соответствии с этим введена прогрессивная шкала, отражающая защитные возможности каждого свойства почвы. Во-вторых, предусмотрена различная система баллов для химических элементов, повышающих свою подвижность в кислой и щелочной среде [3].
Как видно из таблицы 2, основной вклад в потенциальную устойчивость почв к химическому загрязнению вносит содержание физической глины и реакция среды. Почвы обеих исследуемых площадей отличаются повышенной буферностью к элементам, подвижным в кислой среде, и более низкими значениями к элементам, подвижность которых возрастает при подщелачивании. Особенно велика эта разница для почвы СТ «Хлебосад», где степень буферности к элементам, подвижным в щелочной среде, характеризуется как средняя. В целом, буферная способность почв садовых ландшафтов близка к черноземам выщелоченным Новосибирской области, рассмотренных в статье В.Б.Ильина [3].
Таблица 2
Ранжирование свойств, определяющих буферность почв, по В.Б.Ильину
|
Садовое товарищество |
Количество баллов, полученных за счет |
Сумма |
||||
|
рН |
Гумуса |
Физ. глины |
Карбонатов |
R2O3 |
||
|
Хлебосад |
15 (2,5)* |
6,5 |
10 |
6,5 (9,5)* |
1 |
39 (29,5)* |
|
Любитель-2 |
12,5 (5) * |
6,5 |
10 |
6,5 (9,5)* |
1 |
36,5 (32)* |
|
*В скобках указано количество баллов для элементов, подвижных в щелочной среде |
||||||
Таким образом, почвы садовых ландшафтов по некоторым показателям отличаются от природных аналогов. Наиболее существенно различается реакция среды, во-многом определяющая скорость миграции химических элементов. В данном случае более опасным является загрязнение элементами, подвижными в щелочной среде (Cr6+, Mo, As и др.). В целом почвы характеризуются повышенной устойчивостью к химическому загрязнению.
Список литературы: