Главная » 2014 » Июль » 10 » Скачать Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа. Санникова, Анна Борисовна бесплатно
2:09 AM
Скачать Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа. Санникова, Анна Борисовна бесплатно
Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа
Диссертация
Автор: Санникова, Анна Борисовна
Название: Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа
Справка: Санникова, Анна Борисовна. Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа : диссертация кандидата географических наук : 25.00.23 Новороссийск, 2005 314 c. : 61 06-11/2
Объем: 314 стр.
Информация: Новороссийск, 2005
Содержание:
Глава 1 Методика исследований
Глава 2 Физико-географические особенности ландшафтов региона и их геохимическая систематика -
Глава 3 Влияние горных пород региона на распространенность и распределение тяжелых металлов в почвах и растениях
31 Геохимические особенности горных пород
32 Влияние горных пород на распространенность и распределение тяжелых металлов в почвах
33 Влияние геохимических особенностей горных пород на распространенность и распределение тяжелых металлов в основных растениях региона ^ Глава 4 Влияние геоморфологических особенностей на концентрацию тяжелых металлов в почвах и растениях геохимических ландшафтов региона
Глава 5 Связь физико-химических особенностей почв с распространенностью и распределением тяжелых металлов в них и в растениях
51 Взаимосвязь распределения тяжелых металлов в почвах с классами водной миграции
52 Содержание гумуса и концентрации тяжелых металлов в верхнем почвенном горизонте
53 Показатель рН и концентрации тяжелых металлов в гз^мусовом горизонте почв
54 Распределение тяжелых металлов по вертикальному профилю Ц почв
55 Содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах 'ii
56 Влияние физико-химических свойств почв на распределение ряда тяжелых металлов в основных видах растительности
Глава 6 Влияние состава растительного покрова на содержание тяжелых металлов в почвах региона
61 Распределение тяжелых металлов в почвах и растениях ландшафтов, отличающихся типом растительного покрова
62 Особенности распределения тяжельк металлов в отдельньк морфологических частях растений
63 Особенности биологического круговорота тяжелых металлов в лесных ландшафтах Северо-Западного Кавказа
Глава 7 Влияние техногенеза на распределение тяжелых металлов в геохимических ландшафтах региона
71 Общая характеристика техногенных эколого-геохимических преобразований ландшафтов региона
72 Количественная оценка процессов перераспределения тяжелых металлов в техногенных ландшафтах
73 Изменение особенностей распределения тяжельк металлов в почвах и растениях аналогичных биогенных ландшафтов в условиях воздействия различной по интенсивности техногенной нагрузки
Введение:
Актуальность работы. В связи с возрастающими масштабами хозяйственной деятельности человека в последние годы проблема «металлизации» биосферы становится наиболее актуальной. Прежде всего, это связано с проявлением токсичных эффектов аномально-высоких концентраций тяжелых металлов. При этом процессы загрязнения тяжелыми металлами затрагивают не только техногенные, но и биогенные (природные) ландшафты. Для изучения распространенности и распределения тяжелых металлов в их почвах и растениях, в первую очередь, необходимо установить ландшафтно-геохимические особенности исследуемой территории и определить влияние как исходных природных, так и накладывающихся техногенных факторов миграции, концентрации и перераспределения металлов.Актуальность исследований распространенности и распределения тяжелых металлов в изучаемом регионе - Северо-Западном Кавказе обусловлена следующим: 1. Территория исследований, основная часть которой занята лесными ландшафтами, является важнейшей рекреационной зоной России (особенно ее Черноморское побережье).2. Всё большие площади в регионе занимают техногенные ландшафты, и прежде всего - сельскохозяйственные и селитебные.3. Помимо антропогенных, на изучаемой территории находятся многочисленные природные источники аномально-высоких концентраций тяжелых металлов - месторождения и рудопроявления полезных ископаемых.4. Регион характеризуется большой ландшафтно-геохимической изменчивостью условий миграции, концентрации и перераспределения тяжелых металлов. i t Высокая пространственная неоднородность естественного биогеохимического фона тяжелых металлов, усложняемая на отдельных участках техногенным воздействием, обусловила сложившуюся специфическую обстановку в регионе, знание которой имеет выжное научное, прикладное и социальное значение.Цель и задачи работы. Основная цель работы - изучить распространённость и распределение в почвах и основных растениях ландшафтов Северо-Западного Кавказа ряда тяжелых металлов (Си, Zn, Pb, Ва, Ni, Mn, Cr, Sr) и определить влияние на их миграцию, концентрацию и перераспределение природных и техногенных факторов. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи: -изз^ить физико-геофафические особенности ландшафтов региона и выполнить их геохимическую систематику; -определить региональный фоновый уровень содержания и распределения Си, Zn, Pb, Ва, Ni, Mn, Cr, Sr в горных породах, почвах, основных древесных породах геохимических ландшафтов; -изучить влияние горных пород региона на распространенность и распределение тяжелых металлов в почвах и растениях; -исследовать влияние геоморфологических особенностей на концентрацию тяжелых металлов в почвах и растениях геохимических ландшафтов региона; -установить связь физико-химических особенностей почв региона с распространенностью и распределением тяжелых металлов в них и в растениях; -определить влияние растительного покрова на содержание тяжелых металлов в почвах региона; -оценить влияние техногенеза на концентрацию и перераспределение тяжелых металлов в геохимических ландшафтах Северо-Западного Кавказа.Фактический материал. В работе использован фактический материал комплексных региональных эколого-геохимических исследований, проведенных сотрудниками НИИ Геохимии биосферы РГУ за период в 15 лет. В результате данных работ бьша составлена и уточнена карта геохимических ландшафтов Краснодарского края и Республики Адыгея масштаба 1:500000 (издана СевероКавказским аэрогеодезическим предприятием Роскартографии в 2000 г.), послужившая основой при изучении распространенности и распределения тяжелых металлов в почвах и растениях региона и установлении влияния на них природных и техногенных факторов миграции. На отдельных з^астках исследуемой территории, наиболее подверженнных антропогенному преобразованию, была проведена детализация работ в масштабе 1:25000-1:10000.В ходе полевых исследований было отобрано проб горных пород - 430, проб из гумусового горизонта А почв - свыше 3700, из горизонтов В и С — по 120. Общее количество биогеохимических проб основных растений региона составило более 2530, в том числе листьев граба - 601, дуба - 486, бука - 184, ясеня — 30, клена - 30, а также 540 проб различных морфологических частей этих растений.Все пробы подвергались спектральному атомно-эмиссионному анализу, выполненному в аккредитованной аттестованной Центральной лаборатории ГТТТ «Севкавгеология», город Ессентуки. Химическими анализами в лабораториях кафедры геологии и геохимии ландшафта географического факультета МИГУ и Ростовской областной станции химизации сельского хозяйства определялись содержания тяжелых металлов в подвижных формах (ацетат-аммонийным буферным раствором) в 30 пробах почв, типоморфные ионы в водных вытяжках 300 проб почв, процентное содержание гумуса и величина рН почвенного раствора в 221 почвенном образце.Личный вклад. Автор работы участвовала в составлении и уточнении карты геохимических ландшафтов Краснодарского края и Республики Адыгея масштаба 1:500000, изданной в 2000 году, в детальных эколого-геохимических исследованиях с литохимическим и биогеохимическим опробованием, в подготовке отобранных проб к анализу и непосредственном выполнении химических анализов почвенных проб в лаборатории кафедры геологии и геохимии ландшафта географического факультета Mill У. Научная новизна работы. Впервые для территории Северо-Западного Кавказа на основе его ландшафтно-геохимического строения подробно, с учетом мониторинговых работ за 10-15-летний период, изучена роль природных и техногенных факторов миграции, оказываемая ими на распространенность и распределение рассматриваемых металлов в горных породах, почвенных горизонтах и морфологических частях наиболее распространенных растений региона.Выполнение диссертационных исследований позволило: - определить региональные фоновые содержания и выявить основные закономерности распределения и миграции тяжелых металлов в горных породах, почвах, основных растениях геохимических ландшафтов СевероЗападного Кавказа; - провести почвенно-биогеохимическое картографирование территории по фоновому уровню содержаний валовых форм тяжелых металлов в гумусовом горизонте почв и в листьях основных растений, а также составить карту вторичных литохимических полей региона по зонам аномальных концентраций в почвах; - выявить ведущие биогенные факторы, определяющие поведение тяжелых металлов в регионе и оценить их с применением новых количественных параметров (абсолютного разброса - АР, показателей абсолютного и относительного накопления - ПАН и ПОН, по В.А. Алексеенко, 2003); '^ — оценить влияние различных техногенных факторов на перераспределение тяжелых металлов в отдельных ярусах геохимических ландшафтов исследуемой территории и охарактеризовать современную экологобиогеохимическую обстановку в регионе, перспективы его дальнейшего устойчивого развития.Научно-практическая значимость работы. Разработка научных проблем, связанных с изучением миграции, концентрации и перераспределения тяжелых металлов в системе «почва-растения», приобретает все большее значение с точки зрения устойчивости и стабильности экосистем на пороге возможных изменений физико-географических и геохимических особенностей территорий из-за глобального и регионального антропогенного воздействия. Это имеет большое практическое значение для разработки стратегии рационального природопользования, для совершенствования организации почвеннобиогеохимического мониторинга, Ландшафтно-геохимические исследования территории, определение недостатка или избытка того или иного элемента в почвах будут способствовать целенаправленному проведению комплекса мероприятий по профилактике эндемических заболеваний сельскохозяйственных растений, животных и человека.Карты фоновых содержаний тяжелых металлов в почвах и растениях найдут применение при разработке системы мероприятий, направленных на оптимизацию пищевого режима живых организмов по микроэлементам; при определении необходимого количества микроудобрений для сельхозландшафтов региона; будут способствовать обеспечению рационального размещения культур в севообороте и эффективному использованию естественного плодородия почв.Карта вторичных литохимических полей может быть использована хозяйственными и природоохранными организациями при составлении земельных кадастров, проведении экологической экспертизы, планировании размещения новых населенных пунктов, промышленных предприятий.Транспортных коммуникаций, при отведении территорий под сельскохозяйственное пользование.Установленные закономерности распределения тяжелых металлов в морфологических частях растений целесообразно применять при оценке экологического воздействия выбросов промышленных предприятий на окружающую среду.Выявленные древесные породы, способные накапливать тяжелые металлы в значительных концентрациях, могут служить в качестве биогеохимических барьеров, в новой технологии — фиторемедиации почв.Результаты исследований и научные выводы диссертации используются в учебном процессе Новороссийского политехнического института КубГТУ. Они включены в лекционные спецкурсы «Геохимия ландшафтов», «Химия окружающей среды» и «Ландшафтоведение» для студентов специальностей «География», «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».Основные защищаемые положения.1. При разработке систематики геохимических ландшафтов региона выявлено уменьшение (в 3-1,5 раза) абсолютного разброса фоновых концентраций Ni, Мп, Ва и увеличение (в 2 раза) - Си в почвах техногенных ландшафтов, по сравнению с природными.2. В почвах Северо-Западного Кавказа из природных факторов миграции на распространенность и распределение Sr, Сг, Ni, Pb преимущественное влияние оказывают горные породы; Мп, Ва, Zn - состав растительного покрова; Си — физико-химические особенности почв.3. В основных растениях региона из природных факторов миграции на распространенность и распределение Мп, Ва, Sr оказывают преобладающее влияние физико-химические свойства почв, Ni, Си, Zn - состав растительного покрова, Сг и РЬ — горные породы.4. При техногенном преобразовании лесных ландшафтов региона в сельскохозяйственные наибольшие эколого-геохимические изменения почв отмечены при создании виноградников и садов: возрастание количества в гумусовом горизонте их почв Sr может достигать 147,8 т/км (виноградники), Си 100,2, Сг - 14,4, Zn - 13,8 т/км (пойменные яблоневые сады); а снижение содержаний Мп, РЬ, Ni может составлять соответственно 145,0; 5,4; 4,2 т/км^ (виноградники), Ва - 97,8 т/км (пойменные яблоневые сады).Апробация работы. Результаты исследований обсуждались во время прохождения автором стажировок на кафедре геологии и геохимии ландшафта географического факультета Mill У (Москва, 1998-1999 гг.) и в Междисциплинарном экологическом центре Горной академии Технического университета (Фрайберг, Германия, 2001-2002 гг.). Также они докладывались, обсуждались и были опубликованы в материалах и тезисах докладов 22 различных совещаний, конференций, симпозиумов. Среди которых: I Международная конференция "Вулканизм и биосфера", Туапсе, 1998; Международный симпозиум «Геохимические барьеры в зоне гипергенеза», Москва, 1999; Международная научно-практическая конференции "Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде", Казахстан, Семипалатинск, 2000; Всероссийская научная конференции "Университеты России — Ф)шдаментальные исследования: география", Новороссийск, 2000; III Международное совещание "Геохимия биосферы", Новороссийск, 2001; международная научная конференция «География, общество, окружающая среда», Калининград, 2001; международная конференция «География и природопользование в современном мире», Барнаул, 2001; Годичное собрание Всероссийского минералогического общества «Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития)», Москва, 2002; международный симпозиум «Биокосные взаимодействия «Жизнь и камень», Санкт-Петербург, 2002; III Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр», Москва, 2004.Связь работы с крупными научными программами. В основе диссертационной работы - результаты пятилетних (1998-2003) научных исследований автора, в том числе данные научно-исследовательских работ (НИР), выполненных автором в качестве ответственного исполнителя в рамках научных программ Минобразования РФ и грантов научных фондов.По Межвузовской программе «Университеты России — Фундаментальные исследования», направление 8 «География», раздел 8.3. «Экогеохимия» выполнялись проекты: «Особенности биологического круговорота тяжелых металлов в лесных ландшафтах Западного Кавказа» (учетный номер проекта 015.08.01.16), 1998-2000 гг.; «Влияние природных и техногенных факторов на распределение металлов в почвах и растениях в горных районах» (шифр НИР УР.08.01.003), 2001-2003 гг. В рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма 207 «Экология и рациональное природопользование», раздел 5 «Проблемы устойчивого функционирования лесных и урбосистем» выполнялась HPIP «Динамика изменений пойменных лесных экосистем в условиях развития техногенных процессов (на примере Западного Кавказа)» (номер государственной регистрации 05.01.005), 2001-2002 гг.По гранту REC-004 фонда SRDF (США), раздел: «Системные исследования динамики и биогеохимических последствий загрязнения окружающей среды Юга России» исполнялась HPIP «Качественная оценка состояния окружающей среды Краснодарского края», 2000 г. По фантам РФФИ j№ 01-05-64614а и № 0205-06335мас была выполнена HPIP «Влияние антропогенной деятельности на эколого-геохимические особенности пойменных ландшафтов в связи с проблемой их устойчивого функционирования (на примере Западного Кавказа)", 2001-2002 гг. По гранту Минобразования РФ конкурса 2000 года по 'Ш т фундаментальным исследованиям в области естественных и точных наук, раздел конкурса 10 «География» - проект «Влияние физико-географических особенностей Западного Кавказа на распределение ряда химических элементов в почвах и основных видах растительности», 2001-2002 гг.Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы директору НИИ Геохимии биосферы РГУ д.г.-м.н. В.А. Алексеенко, заведующему кафедрой геологии и геохимии ландшафта Mill У д.г.н. В.В. Добровольскому, заведующему аналитической лабораторией кафедры к.г.н.Л.В. Алещукину, заместителю проректора по научной работе РГУ к.г.н. В.Н. Серикову за научную поддержку и ценные консультации. Автор также очень признателен друзьям и коллегам, сотрудникам НИИ Геохимии биосферы РГУ, принимавшим участие в проведении полевых работ и исследований, положенных в основу данной диссертации, и сотрудникам кафедр физической и эволюционной географии СПбГУ и геологии и геохимии ландшафта Mill У за внимание, ценные советы и помощь в процессе подготовки работы.
