Бычинский В.А., Вашукевич Н.В. Тяжелые металлы в почвах в зоне влияния промышленного города
Подождите немного. Документ загружается.
“Bacharach” и фирмы P.S. Analytical LTD, UK. Щелочные вытяжки предварительно
концентрировалась 10 мл 2% KМnO
4
в H
2
SO
4
; в качестве восстановителя использовался
10% раствор SnCl
2
. Чувствительность определения Hg составляла 0.02 мкг/л.
Концентрация ртути в гумусовых кислотах выражалась в мг/кг, а процентное
содержание определялось по отношению концентрации во фракции к суммарному
количеству ртути во всех фракциях.
4.4. Геохимическая характеристика основных типов почв Верхнего Приангарья
Породообразующие элементы. Среднее содержание основных породообразующих
элементов и общий характер их распределения в генетических горизонтах основных
типах почв, распространенных в Верхнем Приангарье, приведено в таблице 20, и на
рисунках 4.1., 4.2. В дерновых лесных почвах, с глубиной наблюдается увеличение
содержания Si, Na, K, Mg и Ca, величины рН почвенного раствора и уменьшение - Mn,
Ti, Al, Fe, Cорг, P, S. Обнаруживается зона выщелачивания в горизонте А (АЕ) и
аккумуляции в первом от поверхности минеральном горизонте В1 окислов Al и Fe.
Серым лесным почвам характерно увеличение сверху вниз по профилю
концентрации Mg, Са, Na и уменьшение Ti, Al, Fe, Mn, а также биогенных элементов. В
верхней части профиля в гумусовом горизонте А и первом минеральном горизонте В1
аккумулируются Ti, Al и Fe. Переходный горизонт АВ, по-видимому, является зоной
выноса элементов.
В дерново-карбонатных почвах с глубиной концентрация Si, Ti, Al, Fe, Mn, К,
Cорг, P и S уменьшается, а Са, Na – возрастает. Таким образом, в профиле этих почв
может быть выделена верхняя – силикатная и нижняя – карбонатная части. Схожая
ситуация в профильном распределении химических элементов характерна и для
черноземов.
Для распределения породообразующих элементов по генетическим горизонтам
исследованных типов почв общей тенденцией является уменьшение вниз по профилю
концентрации Ti, Fe, Mn, Cорг, P, S и увеличение – Са и Mg. Важным фактором,
способствующим увеличению содержания указанных элементов в верхней части
профиля почв, является повышенное содержание глинистых минеральных
гранулометрических фракций и органического вещества. Другой причиной служит
карбонатность почвообразующих пород, обеспечивающая смену кислотно-щелочных
условий в нижних горизонтах почв.
О связи распределения химических элементов почвы с ее гранулометрическим
составом хорошо известно. С песчаными частицами связаны повышенные содержания
Si, Na, с тонкими илистыми компонентами – Al, Fe, с пылеватыми частицами – Са, Mg.
В профиле дерновых лесных почв, формирующихся на продуктах выветривания
юрских песчаников, с крупными песчаными фракциями связаны Si и Na, что
обусловлено высоким содержанием в них кварца и, по-видимому, полевых шпатов.
Содержание калия в минеральных горизонтах дерновых лесных почв также зависит от
содержания крупных минеральных фракций, а в гумусовых горизонтах – от мелких
частиц. Накопление Ti, Al, Fe, Mn и Mg коррелирует с увеличением оглинения
горизонтов А и В1. В поверхностном (Ad) и самом нижнем (С) горизонтах данные
элементы слабо связаны с крупными и средними частицами. В подстилающей породе
наблюдается положительная корреляционная связь Са с пылеватыми и илистой
фракциями. Остаточная карбонатность, судя по представленным результатам,
практически не сказывается на свойствах данной вышележащей почвенной толщи, что,
по-видимому, связано с синлитогенным характером почвообразования.
Таблица 20. Среднее содержания породообразующих элементов в генетических
горизонтах основных типов почв (%)
Горизонт (n
проб)
pH
Si
Ti
Al
Fe
Mn
Mg
Ca
Na
K
С
орг
P
S
Дерновые лесные почвы
Ad (20)
6.76
63.1
0.511
11.2
3.54
0.103
1.56
2.99
2.33
1.88
4.91
0.267
0.08
A (15)
6.39
69.2
0.520
11.8
3.55
0.102
1.71
2.66
2.69
2.06
1.45
0.152
0.02
B1 (19)
6.70
71.1
0.501
12.5
3.90
0.071
2.09
2.31
2.77
2.18
0.25
0.154
0.01
B2 (12)
7.16
72.2
0.453
11.7
3.57
0.073
2.28
2.58
3.13
2.16
0.18
0.155
0.01
BC (16)
7.40
71.6
0.411
10.9
3.15
0.065
2.04
3.93
3.19
2.15
0.16
0.144
0.01
C (15)
7.61
72.3
0.390
10.7
2.97
0.064
1.98
3.86
3.34
2.19
0.15
0.128
0.01
Серые лесные почвы
Ad (13)
7.14
64.1
0.552
11.4
3.98
0.101
1.91
3.27
2.32
2.01
3.63
0.274
0.07
A (7)
7.43
64.3
0.610
12.0
4.62
0.101
2.33
3.65
2.35
1.98
1.80
0.235
0.04
AB (14)
7.36
65.1
0.585
11.9
4.31
0.097
2.33
4.63
2.44
1.95
1.01
0.194
0.02
B1 (13)
7.53
67.2
0.564
12.4
4.46
0.075
2.50
4.07
2.55
2.07
0.28
0.181
0.01
B2 (8)
7.87
65.6
0.550
11.6
4.35
0.079
2.61
5.73
2.68
2.03
0.22
0.194
0.01
BC (11)
8.15
65.8
0.473
10.8
3.59
0.069
2.51
6.76
2.75
1.99
0.19
0.165
0.01
C (11)
8.40
65.2
0.481
10.7
3.65
0.075
2.78
6.74
2.79
2.02
0.17
0.149
0.01
Дерново-карбонатные почвы
Ad (7)
7.45
50.9
0.591
10.6
4.53
0.109
2.87
4.42
1.36
1.65
5.66
0.337
0.11
A (8)
7.58
59.1
0.722
13.2
5.54
0.119
3.64
2.84
1.44
1.82
2.43
0.243
0.04
AB (10)
7.89
55.4
0.715
13.1
5.59
0.111
3.45
6.17
1.45
1.72
1.75
0.224
0.04
B1 (11)
8.21
48.6
0.634
11.9
5.08
0.091
3.36
12.7
1.40
1.46
0.64
0.156
0.02
B2 (9)
8.53
47.2
0.581
11.2
4.54
0.089
3.17
13.9
1.48
1.34
0.50
0.138
0.02
C (9)
8.88
49.8
0.572
10.9
4.45
0.090
3.33
14.9
1.61
1.35
0.24
0.128
0.01
Черноземы
Ad (5)
7.41
51.2
0.722
12.1
5.39
0.117
2.74
4.64
1.41
1.96
5.03
0.469
0.11
A (4)
7.66
55.1
0.786
13.3
5.87
0.123
2.93
3.61
1.43
2.03
3.14
0.358
0.07
AB (3)
7.97
54.3
0.778
13.5
5.88
0.113
3.25
5.86
1.42
1.94
2.09
0.259
0.05
B (5)
8.10
53.4
0.772
13.3
5.74
0.100
3.58
6.61
1.48
1.77
0.69
0.182
0.03
BC (5)
8.27
50.9
0.730
12.7
5.52
0.100
3.52
10.5
1.52
1.71
0.66
0.161
0.02
C (3)
8.44
49.9
0.711
12.5
5.44
0.111
3.31
11.6
1.44
1.65
0.45
0.159
0.05
В серых лесных почвах, так же как и в дерновых лесных почвах, песчаные
фракции коррелируют с Si, Na, K, а глинистые компоненты – с Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca,
Cорг, P, S. В дерново-карбонатных почвах геохимические ассоциации элементов,
приуроченных к песчаным частицам, изменяются по горизонтам. В нижнем
карбонатном горизонте (С) с крупными гранулометрическими фракциями связаны Si,
Ca, Na, а в поверхностном горизонте (Ad) с ними положительно коррелирует только Si.
В промежуточных горизонтах почв к песчаным частицам приурочены Ca, Na, Mg, а Si
положительно коррелирует с илистой фракцией. К тонким гранулометрическим
фракциям приурочены Ti, Al, Fe, Mn, Mg, K, Cорг, P, S. В черноземах с песчаными
фракциями положительно коррелируют элементы: Mg, Mn, Ca, Cорг, P, S, а
пылеватыми и илистой фракциями – Si, Ti, Al, Fe, Na, K, величина рН. По-видимому,
приуроченность щелочных и щелочноземельных элементов к песчаным фракциям
дерново-карбонатных почв и черноземов обусловлена карбонатными минералами
продуктов выветривания верхнекембрийских пород.
Таким образом, сопоставление содержания химических элементов и
гранулометрических фракций почв позволяет сделать заключение о том, что с
фракциями крупных размеров положительно связаны Si, Na, K, Ca, Mg. С частицами
меньшего размера связано содержание Ti, Al, Fe, Mn, P, S. Отклонения от этой
тенденции, наблюдаемые в нижних горизонтах различных типов почв, обусловлены
особенностями минерального состава подстилающих пород.
Для выявления среднего химического состава типов почв подсчитана
усредненная концентрация элементов в верхней гумусовой части изученных типов
почв. Данная процедура проведена, из-за большой неоднородности химического и
гранулометрического составов почвообразующих пород и непосредственно
соприкасающихся с ними минеральных горизонтов ВС и В. Очень часто при
экологических исследованиях анализируются пробы только из верхних гумусовых
горизонтов. Поэтому информация о среднем химическом составе почв особенно важна.
Результаты расчета среднего химического состава гумусовой части профиля основных
типов почв приведены в таблице 21.
Таблица 21. Содержание породообразующих элементов в гумусовой толще основных
типов почв (%)
Элементы
(кларк почв)
Тип почв
Дерновые
лесные (Ad, A)
n=35
Серые лесные
(Ad, A, AB) n=34
Дерново-
карбонатные
(Ad, A, AB) n=25
Черноземы (Ad,
A, AB)
n=12
Si (33.0)
24.8-33.9
30.7 (±2.73)
26.8-32.9
30.3 (±1.72)
14.9-29.2
25.9 (±3.03)
22.9-28.1
25.2 (±1.40)
Ti (0.46)
0.236-0.412
0.307 (±0.042)
0.203-0.459
0.353 (±0.056)
0.237-0.508
0.409 (±0.068)
0.423-0.503
0.458 (±0.023)
Al (7.13)
4.97-7.19
6.07 (±0.474)
5.47-7.35
6.24 (±0.448)
3.27-8.15
6.57 (±1.12)
6.32-7.72
6.99 (±0.407)
Fe (3.80)
1.92-3.31
2.48 (±0.322)
1.76-4.52
3.01 (±0.616)
2.08-4.58
3.69 (±0.672)
3.74-4.34
4.04 (±0.204)
Mn (0.085)
0.0548-0.1114
0.0797 (±0.014)
0.0586-0.1075
0.0814 (±0.012)
0.066-0.1033
0.0879 (±0.009)
0.0804-0.1032
0.0913 (±0.007)
Mg (0.63)
0.59-1.61
0.98 (±0.244)
0.71-1.79
1.28 (±0.268)
0.89-2.95
2.02 (±0.543)
1.49-2.17
1.83 (±0.195)
Ca (1.37)
1.34-3.19
2.04 (±0.444)
1.56-5.32
2.25 (±0.686)
1.29-10.4
3.29 (±2.38)
1.58-6.71
3.34 (±1.72)
Na (0.63)
0.79-2.32
1.84 (±0.285)
1.37-2.02
1.72 (±0.179)
0.71-1.24
1.06 (±0.138)
0.94-1.17
1.04 (±0.069)
K (1.36)
1.29-2.19
1.63 (±0.187)
1.32-2.12
1.65 (±0.154)
0.78-1.77
1.44 (±0.224)
1.49-1.82
1.65 (±0.115)
Cорг
0.30-9.78
3.43 (±2.77)
0.91-7.86
2.71 (±1.72)
0.67-11.4
3.06 (±2.41)
1.80-4.43
3.04 (±0.902)
P (0.08)
0.03-0.25
0.0953 (±0.048)
0.0686-0.1609
0.1116 (±0.028)
0.0528-0.2341
0.1144 (±0.043)
0.0975-0.1799
0.1440 (±0.027)
S (0.085)
0.010-0.255
0.06 (±0.063)
0.01-0.17
0.05 (±0.038)
0.01-0.19
0.06 (±0.049)
0.02-0.11
0.07 (±0.029)
Примечание. В числителе минимальная
–
максимальная концентрация элементов, в знаменателе
–
средняя концентрация элементов (± стандартное отклонение).
В ряду почв, от дерновых лесных почв до черноземов, отчетливо выявляется
тенденция возрастания концентрации Ti, Al, Fe, Mn, Cорг, P, S и уменьшение
содержания Si, Na. Максимальная концентрация Ca, Mg характерна для дерново-
карбонатных почв. Увеличение содержания Si, Na в дерновых лесных и серых лесных
почвах является следствием песчаного и супесчаного гранулометрического составов
данных почв. Утяжеление гранулометрического состава в ряду типов почв дерновые
лесные – серые лесные – дерново-карбонатные – черноземы влечет за собой
возрастание концентрации следующих элементов: Ti, Al, Fe, Mn, Ca, Mg, Cорг, P, S.
Микроэлементы. Содержание и распределение микроэлементов в почвах определяется
их минеральными формами, унаследованными от почвообразующей породы. Однако в
почве для них характерно более рассеянное состояние, поскольку при выходе из
кристаллических решеток минералов, микроэлементы входят в состав различных
соединений, комплексов, участвуют в процессах сорбции-десорбции и т.д. Многие
микроэлементы являются необходимыми элементами питания растений и почвенных
организмов. Будучи вовлеченными в малый биологический круговорот, они
сосредоточены в верхней гумусовой части почвенных разрезов. Наиболее важными
являются Cu, Zn, Co, Mo, Cr, B, Ni, V, Pb. Содержание выше перечисленных элементов,
а также Sn, Be, Ag в работе приведено по данным спектрального оптического анализа
для всех генетических горизонтов усредненных (статистически подсчитанных) разрезов
и их гумусовой толщи в отдельности.
Распределение микроэлементов в генетических горизонтах основных типов почв
отличается значительной вариабельностью, для некоторых из них общий характер
распределения представлен на рисунке 4.2. В дерновых лесных почвах,
распространенных в Усольском районе, наблюдается аккумуляция микроэлементов
преимущественно в верхней гумусовой части профиля (табл. 22). В нижней части
профилей концентрация элементов уменьшается. Для группы элементов: Ni, Co, V, Cr,
Be, Cu выявлен элювиально-иллювиальный характер распределения. В изученном
разрезе наблюдается два типа распределения микроэлементов (табл. 23): 1)
аккумуляция элементов в органических горизонтах с постепенным уменьшением
концентрации в нижней части профиля и 2) элювиально-иллювиальный характер
распределения элементов. Первому типу соответствует распределение Zn, Ga, Rb, Zr,
Cs, Hf, Ta, Pb, Th, второму – Mn, Co, Ni, Cu, Sr, Y, Nb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er,
Yb, U. И только концентрация Ва достигает максимума в самом нижнем горизонте С.
Распределение химических элементов в профиле серых лесных почв имеет иной
характер (табл. 24). Максимальная концентрация Sn, Be, Pb, Cu, Zn приурочена к
верхней части профиля почв; V, Ni и Co – к средней и нижней частям. В трех разрезах
серых лесных почв Усольского района (табл. 4.10.) распределение элементов не
одинаково. В целинном разрезе, удаленном от источника загрязнения на 8 км,
содержание большинства редких элементов возрастает в средней части профиля (в
горизонте В). В разрезе серой лесной почвы, находящейся в техногенно загрязненной
зоне, максимальная концентрация элементов приурочена к переходному горизонту АВ.
В целом, установлено возрастание концентрации рассеянных элементов в средней
части профиля.
Таблица 22. Среднее содержания микроэлементов в генетических горизонтах основных
типов почв (мг/кг)
Горизонт
(n проб)
B
Ni
Co
V
Cr
Mo
Sn
Be
Pb
Cu
Zn
Ag
Дерновые лесные почвы
Ad (20)
27.5
57.5
18.0
98.0
145
1.30
3.10
3.45
32.5
37.5
70.0
0.09
A (15)
24.3
53.3
17.7
79.3
118
1.10
2.00
3.00
17.1
16.3
55.0
0.08
B1 (19)
23.7
61.1
21.1
89.5
129
0.86
1.68
3.31
17.4
22.4
47.0
0.08
B2 (12)
19.6
64.2
20.4
82.5
140
0.87
1.58
3.25
18.3
27.5
43.0
0.08
BC (16)
16.3
62.5
19.1
81.3
130
0.84
7.75
3.00
19.1
20.9
39.0
0.09
C (15)
20.7
57.3
14.3
77.3
131
1.87
1.60
2.80
11.7
14.0
38.0
0.09
Серые лесные почвы
Ad (13)
23.1
54.6
20.7
116
140
1.04
2.61
3.46
33.8
35.7
63.0
0.08
A (7)
24.3
64.3
26.4
118
121
1.07
2.43
3.14
20.0
32.8
61.0
0.12
AB (14)
23.2
65.0
25.0
124
132
0.85
2.43
3.28
22.4
30.7
59.0
0.09
B1 (13)
21.2
69.2
26.5
125
136
1.04
2.54
3.38
21.2
30.0
54.0
0.07
B2 (8)
18.8
71.3
27.1
126
141
0.81
1.93
3.37
23.1
30.0
54.0
0.07
BC (11)
19.1
70.0
27.7
109
137
0.86
1.54
2.36
20.0
28.6
45.0
0.13
C (11)
20.5
66.4
21.8
100
155
0.95
1.50
2.54
16.8
23.6
44.0
0.08
Дерново-карбонатные почвы
Ad (7)
51.4
52.9
21.9
147
133
0.78
1.64
2.29
17.1
32.1
60.0
0.07
A (8)
60.0
66.3
29.4
163
150
1.25
2.00
3.00
15.0
40.0
81.3
0.08
AB (10)
59.0
66.0
25.0
175
130
1.20
2.10
2.70
14.5
37.0
80.0
0.09
B1 (11)
46.4
60.9
29.5
127
118
0.86
1.27
2.45
13.1
31.4
60.0
0.09
B2 (9)
56.7
60.0
23.9
122
128
0.78
1.39
2.11
15.9
30.0
60.0
0.09
C (9)
50.0
54.4
21.4
117
118
1.22
1.56
2.17
11.9
35.6
51.1
0.07
Черноземы
Ad (5)
46.6
80.0
36.7
200
166
1.16
1.17
2.67
16.7
40.0
76.6
0.05
A (4)
48.0
66.0
30.0
140
110
1.10
1.80
3.20
15.0
38.0
80.0
0.08
AB (3)
45.0
72.5
30.0
137
125
1.13
2.25
3.50
12.5
35.0
92.5
0.09
B (5)
46.0
76.0
30.0
150
130
1.00
1.60
3.20
14.0
34.0
74.0
0.08
BC (5)
48.0
70.0
30.0
180
160
1.30
2.00
3.20
17.0
36.0
80.0
0.08
C (3)
50.0
65.0
26.3
150
150
1.37
1.75
3.00
22.5
32.5
75.0
0.08
Таблица 23. Содержание микроэлементов (мг/кг) в дерновой лесной почве Усольского
района (метод ICP-MS)
№№
Элементы
Дерновая лесная почва, разрез 25
Ad
А
B1
BC
C
1
Sc
4.54
2.39
3.52
0.323
2
Cr
77.5
99.9
76.6
36.4
22.6
3
Mn
1052
727
860
668
549
4
Co
11.9
9.91
11.5
8.92
7.24
5
Ni
88.5
84.6
97.0
81.8
68.1
6
Cu
13.9
5.55
7.23
6.09
5.20
7
Zn
55.9
38.2
32.8
28.1
32.5
8
Ga
13.4
12.7
12.1
12.6
12.3
9
Rb
52.6
47.4
47.0
48.2
49.3
10
Sr
267
248
276
272
265
11
Y
16.5
10.8
15.9
10.7
7.87
12
Zr
50.6
28.8
28.0
24.2
21.8
13
Nb
8.73
6.92
7.73
5.50
4.32
14
Cs
1.47
0.916
0.758
0.606
0.691
15
Ba
580
593
583
593
641
16
La
24.4
17.6
27.6
18.6
15.7
17
Ce
50.7
40.5
48.8
36.0
30.1
18
Pr
5.26
3.94
5.84
3.96
3.22
19
Nd
18.8
13.2
20.0
13.3
11.2
20
Sm
4.24
2.75
3.74
2.50
1.90
21
Eu
0.9
0.6
0.9
0.8
0.6
22
Gd
3.61
2.69
3.69
2.85
2.30
23
Dy
3.26
2.18
3.22
2.17
1.79
24
Er
2.02
1.34
2.00
1.17
1.12
25
Yb
1.97
1.21
1.93
1.45
0.96
26
Hf
1.51
1.23
0.99
0.90
0.70
27
Ta
0.6
0.5
0.5
0.4
0.3
28
Pb
30.1
10.4
10.2
10.1
9.93
29
Th
6.66
5.43
5.83
3.56
3.22
30
U
1.37
0.7
0.9
0.6
0.5
Примечание. Жирным шрифтом выделена максимальная концентрация элементов в горизонтах почв.
Разделение профиля дерново-карбонатных почв на силикатную и карбонатную
части, оказывает существенное влияние на вертикальное распределение
микроэлементов. Большинство микроэлементов аккумулируются в верхней силикатной
части профиля (табл. 22, 23). Единообразное распределение микроэлементов по
генетическим горизонтам, связанное с интенсивной проработкой почвенного профиля,
выявлено для черноземов (табл. 20.). Отклонения наблюдаются для Ni, Co, V, Cu
накапливающихся в горизонте Ad, и для B, Mo и Pb высокое содержание которых
отмечается в почвообразующей породе. В целинном черноземе (табл. 24) максимальное
накопление изученных редких и рассеянных элементов наблюдается в поверхностном
дерновом горизонте, а в пахотной почве – в минеральном слое В.
Таблица 24. Содержание микроэлементов (мг/кг) в дерново-карбонатных почвах
Балаганского района
№
№
Элементы
Целинная, разрез 105
Пахотная, разрез 109
Ad
A
AB
BC
Aпах
B
BC
C
1
Sc
8.95
10.2
6.06
1.62
11.1
9.56
8.24
9.26
2
Cr
67.7
79.1
82.0
25.8
94.9
63.2
74.9
56.0
3
Mn
1294
1288
1087
922
1117
835
845
895
4
Co
14.6
15.0
11.8
8.75
19.9
16.4
14.1
14.9
5
Ni
66.1
68.6
52.7
88.2
71.7
66.6
59.5
59.4
6
Cu
29.0
32.9
25.5
20.0
35.5
27.5
27.0
27.3
7
Zn
74.8
72.1
78.5
33.3
106
84.8
77.3
83.3
8
Ga
12.6
13.3
9.60
6.67
17.0
11.7
10.2
10.9
9
Rb
56.9
56.7
39.6
24.9
60.9
46.4
38.4
44.2
10
Sr
91.8
95.6
190
246
125
249
261
271
11
Y
20.1
21.4
17.8
15.5
17.2
17.1
16.1
16.8
12
Zr
105
103
85.3
67.0
103
79.1
75.3
82.0
13
Nb
7.34
7.44
5.23
3.56
10.3
5.19
4.70
5.15
14
Cs
2.90
3.05
2.32
1.31
3.21
2.77
2.28
2.68
15
Ba
500
535
414
265
589
319
324
389
16
La
22.5
23.7
18.9
14.1
24.8
19.2
17.5
18.6
17
Ce
48.9
51.0
40.6
31.9
55.8
43.4
43.1
41.1
18
Pr
5.92
6.48
5.12
4.01
6.01
4.65
4.31
4.51
19
Nd
22.0
22.9
20.0
16.8
23.9
20.0
18.1
18.3
20
Sm
4.68
5.12
4.27
3.81
4.40
3.53
3.59
3.45
21
Eu
1.25
1.18
1.05
0.99
1.17
0.86
0.83
1.06
22
Gd
5.05
5.27
4.30
3.81
4.58
3.92
3.57
3.65
23
Dy
4.03
4.68
3.50
3.12
3.39
2.82
3.33
3.10
24
Er
3.40
2.26
1.88
1.76
2.10
1.92
1.61
1.91
25
Yb
2.01
2.49
1.69
1.45
1.98
1.61
1.64
1.80
26
Hf
2.88
3.24
2.38
2.06
3.49
2.48
2.50
2.68
27
Ta
0.5
0.5
0.3
0.2
0.80
0.46
0.39
0.55
28
Pb
13.4
12.2
9.5
4.85
16.1
13.5
8.87
12.8
29
Th
6.05
6.50
5.00
3.33
6.44
4.97
4.18
4.58
30
U
1.50
1.68
1.44
1.14
1.52
1.55
1.47
1.59
Примечание. Жирным шрифтом выделена максимальная концентрация элементов в горизонтах почв.
Среднее содержание микроэлементов в гумусовой толще усредненных разрезов
основных типов почв представлено в таблице 25. Повышенная концентрация Mo, Sn,
Be, Pb, Zn, Ag отмечается в дерновых лесных и серых лесных почвах Усольского
района. В нейтральных и слабощелочных почвах Балаганского района (дерново-
карбонатных и черноземах) возрастает концентрация B, Ni, Co, V, Cr, Cu. По
сравнению с кларками почв элементами избыточной концентрации являются – B, Ni,
Co, V, Pb, Zn, Cu, а недостаточной – Cr, Mo, Sn, Be, Ag (табл. 26).
Таблица 25. Содержание микроэлементов (мг/кг) в черноземах Балаганского района
№
№
Элементы
Целинный, разрез 104
Пахотный, разрез 103
Ad
A
AB
B1
В2
Aпах1
Aпах2
B
1
Sc
28.3
12.4
11.1
8.89
6.13
8.42
10.4
9.68
2
Cr
176.0
95.0
95.2
47.7
53.1
78.9
89.1
70.4
3
Mn
2841
1491
1368
1167
934
878
941
755
4
Co
28.5
16.3
16.2
15.2
11.9
13.8
14.9
10.1
5
Ni
100
50.1
49.2
53.2
36.3
45.9
47.1
45.5
6
Cu
66.7
33.1
27.5
25.2
19.9
25.4
26.8
19.1
7
Zn
278
92.5
69.9
63.8
57.0
84.4
91.3
83.5
8
Ga
28.7
16.0
14.6
14.0
11.2
12.5
13.6
12.0
9
Rb
162
84.5
74.1
60.7
53.4
47.6
43.2
49.0
10
Sr
414
195
177
213
222
171
185
295
15
Ba
1201
619
512
428
399
388
419
359
16
La
59.8
32.2
31.7
28.8
24.1
21.2
20.4
24.6
17
Ce
125
66.4
66.3
58.8
50.0
42.8
44.0
53.2
18
Pr
14.6
7.71
7.86
7.10
5.79
5.10
5.37
5.96
19
Nd
55.2
28.4
30.2
25.9
21.2
20.1
21.7
22.9
20
Sm
10.9
5.66
6.07
5.26
4.13
3.84
4.86
4.26
21
Eu
2.68
1.25
1.38
1.15
0.9
1.00
1.03
1.28
22
Gd
10.5
5.58
5.70
5.03
4.61
4.11
4.12
4.77
23
Dy
8.55
4.49
4.48
3.91
3.26
3.44
3.05
3.61
25
Yb
4.37
2.13
2.62
2.17
1.74
1.60
1.94
1.74
26
Hf
5.13
2.94
2.94
2.90
2.06
2.15
2.44
2.15
27
Ta
1.23
0.8
0.8
0.7
0.6
0.53
0.70
0.70
28
Pb
29.1
14.4
14.0
13.3
10.8
12.9
13.4
12.2
29
Th
14.4
8.24
8.22
7.24
6.51
5.45
5.87
6.00
30
U
2.88
1.46
1.58
1.35
1.07
1.06
0.94
1.13
Примечание. Жирным шрифтом выделена максимальная концентрация элементов в горизонтах почв
.
Таблица 26. Содержание микроэлементов в гумусовой толще почв (мг/кг)
Элементы
(кларк почв)
Дерновые лесные
(Ad, A) n=35
Серые лесные
(Ad, A, AB) n=34
Дерново-карбонат-
ные (Ad, A, AB) n=25
Черноземы (Ad,
A, AB) n = 12
Ni (40)
50.0-80.0
55.7 (±8.84)
50.0-100
61.3 (±14.5)
30.0-100
62.4 (±16.4)
50.0-100
71.7 (±17.5)
Co (8)
10.0-30.0
17.9 (±6.56)
10.0-40.0
25.2 (±9.83)
8.0-50.0
25.5 (±13.2)
20.0-50.0
31.7 (±12.7)
V (100)
50.0-200
90.0 (±27.2)
60.0-300
131 (±59.7)
80.0-300
163 (±77.8)
100-300
154 (±78.2)
Cr (200)
80.0-200
80.0-200
80.0-200
100-200
133 (±43.7)
147 (±38.8)
137 (±37.3)
129 (±33.4)
Mo (2)
0.5-2.0
1.21 (±0.49)
0.5-2.0
1.02 (±0.49)
0.5-2.0
1.10 (±0.43)
0.5-2.0
1.13 (±0.57)
Be (6)
2.0-4.0
3.26 (±0.74)
2.0-6.0
3.50 (±0.88)
1.0-4.0
2.68 (±0.90)
2.0-4.0
3.17 (±0.83)
Pb (10)
1.0-100
25.9 (±21.2)
10.0-80.0
30.6 (±18.8)
10.0-40.0
15.4 (±6.60)
10.0-20.0
14.6 (±4.50)
Cu (20)
10.0-100
28.4 (±20.9)
10.0-50.0
36.5 (±13.1)
15.0-60.0
36.6 (±14.0)
20.0-50.0
37.5 (±13.6)
Zn (50)
50.0-100
76.9 (±16.6)
50.0-150
84.6 (±22.3)
30.0-100
74.8 (±19.8)
50.0-150
83.3 (±25.7)
Ag (10)
0.04-0.20
0.09 (±0.02)
0.03-0.30
0.10 (±0.05)
0.04-0.15
0.09 (±0.03)
0.04-0.10
0.08 (±0.02)
Примечание. В числителе минимальная - максимальная концентрация элементов, в знаменателе -
средняя концентрация элементов (± стандартное отклонение).
Распределение микроэлементов в почвах, наследуемых от почвообразующей
породы, подчиняется закономерностям, выработанным в почве в течение долгого
времени. Главными регуляторами распределения микроэлементов в почвах являются
органическое вещество, глинистые минералы, кислотно-щелочные условия. Анализ
характера корреляционных связей микроэлементов с физико-химическими
параметрами почв показывает, что в дерновых лесных, серых лесных и дерново-
карбонатных почвах большинство микроэлементов, так же как и Тi, Al, Fe, Mn, P, S ,
положительно коррелируют с содержанием пылеватых, илистой фракций и
органическим углеродом. Это объясняется прочной связью микроэлементов с органо-
минеральными комплексами почв. В черноземах микроэлементы, а также С
орг
, P, S,
взаимосвязаны с песчаными фракциями. По-видимому, это связано не с минеральными
песчаными частицами, а крупными прочными структурными органо-минеральными
агрегатами почв.
6.5. Подвижные формы химических элементов в основных типах почв Верхнего
Приангарья
Химические элементы находятся в почвах в различной степени доступности для
растений, что в значительной степени определяется условиями среды. Частично формы
нахождения химических элементов в почвах наследуются от почвообразующей
породы. Под влиянием почвообразующих процессов они изменяются. Первостепенную
роль при этом играют соединения с высокими поглотительными свойствами,
способные связывать или мобилизовать химические элементы. Под «подвижными»
формами элементов подразумевается содержание элементов в вытяжках растворителей,
которые подобны по принципу действия почвенным растворам. В общем случае
принимается, что валовая концентрация элементов характеризует их общий запас в
почве, остаточная нерастворимая – прочносвязанные формы, а концентрация
элементов, переходящих в раствор, подвижные формы.
При исследовании подвижных форм химических элементов в почвах Верхнего
Приангарья, извлечение водорастворимой, обменной (актуальная подвижность) и
потенциально обменной (потенциальная подвижность) форм проводилось водной,
ацетатно-аммонийной (рН 4.8) и солянокислой (1N HCl, рН 3.0) вытяжками,
соответственно. Водная экстрагирует из почвы формы элементов, находящиеся в виде
растворимых солей или комплексных соединений с гумусовыми кислотами, Ацетатно-
аммонийная – растворимые в слабых кислотах формы, а солянокислая – входящие в
состав аморфных соединений, сорбированные на карбонатах и фульвокислотах, а также
растворимые в слабых кислотах. Формы нахождения изучены для Ca, Mg, Fe, Mn, Sr,
Co, Ni, Cr, Cu, Zn, Pb.
Исследование почв, развивающееся на удалении от зон техногенного
загрязнения (табл. 23), свидетельствует о том, что подвижные формы составляют
незначительную долю от их валового содержания. Актуальная подвижность группы
элементов Ca, Mg, Sr, Mn, Zn, Cu около 5 %, а Fe, Co, Ni, Cr, Pb – 1 %. Потенциальная
подвижность всех изучавшихся элементов в среднем составляет 10-40 %.
В профиле дерновой лесной почвы Усольского района валовая концентрация
Mn, Co, Pb увеличивается в дерновом горизонте Ad; Mg, Fe, Co, Ni, Cr, Zn, Cu – в
минеральном горизонте В1; а Ca и Sr – в слое В2. Актуальная подвижность Cr и Zn
больше в горизонте Ad; Са, Mg, Mn, Fe, Co, Ni – в горизонте В1; а Pb и Cu – в
горизонте В2. Потенциальная подвижность Sr, Mn, Fe, Co, Ni, Pb, Zn увеличена в
горизонте Ad; а Са, Mg, Ni, Cr и Cu – в горизонте В2. Увеличение валовой и подвижной
концентрации характерно для Mn, Co, Pb в горизонте Ad; Mg, Fe, Co, Ni – в горизонте
В1 и Са – в горизонте В2 (табл. 23).
В профиле серой лесной почвы Усольского района (табл. 4.16.) наблюдается
повышение валовой концентрации Pb, Zn и Cu в горизонте Ad; Mg и Mn – в горизонте
А; Co, Ni, Cr – в горизонте АВ; Sr и Fe – в горизонте В; а Са – в горизонте ВС.
Актуальная подвижность Mn и Pb увеличена в горизонте Ad; Са, Mg, Sr, Со, Ni, Cr, Zn
и Cu – в горизонте ВС. Потенциальная подвижность Са, Mg, Ni, Pb и Zn возрастает в
горизонте Ad; Mn, Fe, Cr, Cu – в горизонте В; Sr и Со – в горизонте ВС. Совместное
увеличение валовой концентрации с концентрацией в подвижных формах характерно
для Pb и Zn в горизонте Ad; Fe – в горизонте В и Са – в горизонте ВС. В профиле
дерново-карбонатной почвы Балаганского района (табл. 27.) происходит увеличение
валовой концентрации Pb в горизонте Ad; Са, Sr, Cr – в горизонте А; Mg, Fe, Со, Ni, Zn
и Cu – в горизонте АВ; Sr и Mn – в горизонте В. Актуальная подвижность Pb возрастает
в горизонте Ad; Са, Sr, Со, Ni – в горизонте А; Mg, Fe, Cr, Zn, Cu – в горизонте А и Mn
– в горизонте В. Потенциальная подвижность Pb, Fe и Cu увеличивается в горизонте
Ad; Mg, Ni, Cr, Zn – в горизонте А; Са – в горизонте АВ; Mn, Sr, Со – в горизонте В.
Параллельная аккумуляция валовой концентрации и концентрации элементов в
подвижных формах отмечается у Pb в горизонте Ad; Са, Sr, Cr – в горизонте А; Mg, Fe,
Zn и Cu – в горизонте АВ; Mn – в горизонте В.
Таблица 27. Формы нахождения химических элементов в дерновой лесной почве
Усольского района (разрез 14)
Эле-
менты
Вытяжки, горизонты
Ацетатно-аммонийная
(рН=4,8)
Солянокислая
(рН=3,0)
Валовая концентрация
Ad
В1
В2
Ad
В1
В2
Ad
В1
В2
Ca
924
5.40
4001
22.2
391
2.06
634
3.70
279
1.60
721
3.80
17000
100
18000
100
19000
100
Mg
128
1.40
351
2.70
167
1.52
481
5.20
660
5.10
1565
14.2
9200
100
13000
100
11000
100
Sr
7.80
2.20
5.50
1.53
3.00
0.75
4.70
1.30
1.50
0.42
2.50
0.62
360
100
360
100
400
100
Mn
14.4
1.31
16.0
2.40
8.30
1.40
467
42.5
114
17.1
111
18.5
1100
100
670
100
600
100
Fe
21.0
0.12
48.0
0.18
24.2
0.11
2605
14.9
2743
10.2
2657
12.1
17500
100
27000
100
22000
100
Co
0.17
0.99
0.24
1.40
0.18
1.31
6.00
35.4
5.10
29.9
4.70
33.8
17
100
17
100
14
100
Ni
0.57
0.93
0.92
0.97
0.62
0.83
4.70
7.70
7.10
7.50
16.1
21.4
61
100
95
100
75
100
Cr
0.13
0.18
0.09
0.09
0.09
0.13
1.37
1.96
2.50
2.50
1.85
2.65
70
100
100
100
70
100
Pb
0.15
0.41
0.21
0.75
0.24
0.83
8.00
22.3
6.40
22.7
0.82
2.80
36
100
28
100
29
100
Zn
2.30
3.60
1.10
1.50
1.40
3.00
14.7
23.0
6.60
9.60
7.00
15.2
64
100
69
100
46
100
Cu
0.11
0.95
0.16
0.96
0.16
1.50
1.60
14.6
1.90
11.2
2.50
22.5
11
100
17
100
11
100
Примечание. В числителе
–
содержание элементов в мг/кг, в знаменателе
–
в % от валовой
концентрации.
В черноземах Балаганского района выявлена аккумуляция Mn, Cr, Cu в
горизонте А; Mg, Ni, Cu – в горизонте В; Са, Sr, Fe, Со, Pb, Zn – в горизонте В2.
Увеличенная актуальная подвижность наблюдается для элементов Mn и Zn в горизонте
Ad; Fe и Cu – в горизонте А; Sr, Со и Ni – в горизонте В; Са, Mg, Cr – в горизонте В2.
Потенциальная подвижность возрастает для Sr и Zn в горизонте Ad; Mn, Со, Ni, Cu – в
горизонте А; Fe и Pb – в горизонте АВ; Cr – в горизонте В1; Са и Mg – в горизонте В2.
Результаты химико-аналитических исследований свидетельствуют о более
высокой потенциальной подвижности рассматриваемых элементов по сравнению с
актуальной. Вариации подвижности химических элементов выражаются в биогенном
накоплении Mn и в увеличении степени подвижности элементов группы железа к
минеральным горизонтам в серой лесной почве, уменьшением подвижности всех
элементов в нижней части профиля дерново-карбонатной почвы и достаточно
равномерным распределением подвижных форм элементов в черноземе. В целом,
следует отметить, что в верхней части профиля основных типов почв Верхнего
Приангарья наблюдается более высокая подвижность следующих элементов: Mn, Fe,
Co, Cr, Zn, Cu, Pb, а в нижней части профиля почв – Ca, Mg, Sr. Это согласуется с
характером вертикального распределения среднего валового содержания химических
элементов в рассматриваемых почвах. В таблице 28 в обобщенном виде представлена
подвижность химических элементов.
Почвы, развивающиеся вблизи зон техногенного загрязнения. Рассмотрим
соотношение пересчитанной актуальной и общей подвижности химических элементов
в горизонтах серых лесных почв, подвергающихся разной степени техногенной
нагрузки. Изменение концентрации подвижных форм химических элементов в
почвенных разрезах, зависит от степени техногенной нагрузки. Общая подвижность
наиболее высока у Ca, Mn, Zn, Cu, меньше у Sr, Co, Cr, Fe, Ni, минимальная у Mg, Pb.
Выявленные группы согласуются с ассоциациями элементов характерными для
ненарушенных почв (табл. 4.19). В сравнении с ненарушенными почвами,
загрязненным, серым лесным почвам свойственна более высокая подвижность Pb, Co и
Cu. В районах с техногенной нагрузкой увеличение концентрации этих элементов
происходит в связи с дополнительным поступлением подвижных форм и
трансформацией природных форм под воздействием техногенной нагрузки.
Общая подвижность вычислялась как процентное содержание суммы двух
подвижных фракций от валового содержания элементов. Высокой актуальной
подвижностью, >20% от суммы подвижных фракций, обладают щелочноземельные
элементы, составляющие основу почвенно-поглощающего комплекса – Ca, Mg, Sr и
элементы питания – Mn, Cu, Zn. Увеличенная потенциальная подвижность, >80 % от
суммы подвижных фракций характерна для Fe, Co, Ni, Cr, Pb. Ассоциация химических
элементов, обладающих высокой общей подвижностью, границей которой служит
содержание элемента >20% от валовой концентрации, представлена Са, Mn, Со, Cu, Zn.