Распределение олова в дерновоподзолистых и серых лесных почвах Русского Алтая

УДК 631.4

Saltykov A.V. THE DISTRIBUTION OF TIN IN SOD-PODZOL AND GREY FOREST SOILS OF THE RUSSIAN ALTAI. The paper studies the aggressive podzol forming processes of sod-podzol and grey forest soils. In spite of the lack of interest of the modern soil scientists and biogeochemists about the question of the study of tin, the author believes that this chemical element is significant in biogeochemical and ecological investigations because of the increase of the demand of tin in industries of high technologies. The author states that the knowledge of the regularities if the distribution of tin in the soils would considerably help to do prognoses of possible ecological risks connected with this chemical element. The researcher also investigates the inner-profile distribution of tin in sod-podzol soils and in grey forest soils of the Russian Altai and how it is connected with basic soil properties. The comparative evaluation of the contents of this element in the investigated soils and soils on other territories has been carried out. The ecological and geochemical assessment of the investigated soils with the use of maximum permissible concentration by A. Kloke (1980) is given.

Key words: tin, sod-podzol soils, grey forest soils, Russian Altai.

А.В. Салтыков, н.с. Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул, E-mail: saltykovav@yandex.ru

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЛОВА В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ И СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ РУССКОГО АЛТАЯ

В статье рассматривается процесс агрессивно протекающего почвенного оподзоливания дерново-подзолистых и серых лесных почв. Процесс представляет собой кислотный гидролиз минералов почвообразующей породы и вынос образующихся продуктов в почвенно-грунтовые воды, в том числе, олова, откуда оно может сорбироваться глинистыми минералами в текстурном горизонте или поглощаться корневой системой растений. Предполагается, что знание о закономерностях его распределения в данных почвах необходимо для прогнозирования возможных экологических рисков связанных с этим элементом. Изучено внутрипрофильное распределение олова в дерново-подзолистых и серых лесных почвах Русского Алтая и его связь с основными почвенными свойствами. Проведен сравнительный анализ исследуемых почв с почвами других регионов мира по содержанию этого элемента. Дана эколого-геохимическая оценка исследуемых почв с использованием пДк по A. Kloke (1980).

Ключевые слова: олово, дерново-подзолистые почвы, серые лесные почвы, Русский Алтай.

Дерново-подзолистые и серые лесные почвы формируются в мягких гумидных гидротермических условиях низкогорий Северо-Восточного и Северо-Западного Алтая под пихтовыми, оси-ново-пихтовыми, берёзово-пихтовыми, берёзовыми и осиновыми лесами на бурых бескарбонатных глинах и суглинках [1-4].

Миграция олова в почвах изучена недостаточно [5]. Тем не менее, известно, что оно: обладает сродством к кислороду, сере, фтору и хлору [6-9]; образует многочисленные неорганические соединения (хлориды, сульфаты и др.) [10]; способно к химической связи с углеродом, что приводит к образованию оловоор-ганических соединений [10]; пространственное распределение аналогично железу и алюминию [5]; достаточно хорошо поглощается растениями (коэффициент биологического поглощения 1,85), особенно сосной, ивой, брусникой, папоротниками, рябиной, спиреей, малиной, осоками и зелёными мхами [5; 11-12].

Дерново-подзолистые и серые лесные почвы отличаются наличием такого агрессивно протекающего почвенного процесса, как оподзоливание. Он представляет собой кислотный гидролиз минералов почвообразующей породы и вынос образующихся продуктов в почвенно-грунтовые воды, а вместе с ними и олова, откуда оно может сорбироваться глинистыми минералами в текстурном горизонте или поглощаться корневой системой растений. Поэтому знание о закономерностях его распределения в данных почвах необходимо для прогнозирования возможных экологических рисков связанных с этим элементом.

Несмотря на некоторое отсутствие заинтересованности почвоведов и биогеохимиков в вопросе изучения олова, этот элемент имеет существенное значение как для биогеохимических, так и для эколого-геохимических исследований, что связано с увеличением спроса на олово в индустрии высоких технологий. Этот новейший сектор мировой экономики неуклонно растет в последние годы и нарастающими темпами потребляет целую гамму оловосодержащих припоев, которые связывают компоненты в современных персональных электронных изделиях - планшетных компьютерах и смартфонах [13]. Поэтому олово как возможный поллютант необходимо ввести в список элементов для постоянного эколого-геохимического мониторинга территорий.

О распределении и функциях олова в организме человека известно очень мало. Тем не менее, обнаружено присутствие

олова в головном мозге, печени, почках, поджелудочной железе и крови [14], следовательно, именно эти органы будут в первую страдать от избытка этого элемента.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются дерново-подзолистые и серые лесные почвы. Первый тип формируется под густыми пихтовыми, осиново-пихто-выми и берёзово-пихтовыми высокотравными лесами на бурых бескарбонатных суглинках и глинах в элювиальных и транзитных частях склонов северной или северо-восточной экспозиции. Именно в этих условиях образование органической массы недостаточно для маскировки подзолистого процесса, что приводит к появлению в профиле одноимённого горизонта. Второй тип формируется под более светлыми пихтово-осиновыми и пих-тово-берёзовыми высокотравными лесами, а также осиновыми и берёзовыми лесами в местах старых пожарищ и вырубок на делювии сланцев. Кроме того, они могут встречаться в нижних частях склонов под более густым пихтовым древостоем. В этих условиях происходит образование большой массы органического вещества, которое полностью скрывает следы оподзоливания.

Содержание гумусовых веществ в гумусовом горизонте как в дерново-подзолистых, так и в серых лесных почвах варьирует в широких пределах (таблица 1). Ниже по профилю их количество снижается, особенно заметно это в подзолистом горизонте дерново-подзолистых почв. В текстурном горизонте как в дерново-подзолистых, так и в серых лесных почвах удельная масса гумусовых веществ снижается, хотя и несколько медленнее, чем в подзолистом горизонте первых. Тем не менее, содержание гумусовых веществ в текстурном горизонте находится в пределах от 0,3-0,4 % за счёт их интенсивной миграции из гумусового горизонта.

Дерново-подзолистые и серые лесные почвы имеют тяжелосуглинистый и легкоглинистый гранулометрический состав, который они унаследовали от почвообразующих пород. В процессе почвообразования верхние горизонты несколько обеднели тонкодисперсными частицами, особенно это проявилось в гумусовом горизонте дерново-подзолистых почв, где преобладают песчаные фракции. Несмотря на подзолистый горизонт содержание фракции физической глины в дерново-подзолистых почвах с глубиной продолжает увеличиваться. Аналогичная ситуация

Таблица 2

Сравнительная оценка содержания олова в исследуемых почвах и почвах других территорий, мг/кг

Таблица 1

Основные свойства и среднее содержание олова в исследуемых почвах

Горизонты Содержание гумусовых веществ, % Содержание физической глины, % pH Ёмкость поглощения, мг-экв/100 г почвы Sn, мг/кг

Дерново-подзолистые почвы

A1 11,4 ± 5,0 40,5 ± 3,3 5,5 ± 0,4 24,6 ± 8,5 5,1 ± 1,0

A1A2 3,4 ± 1,6 41,9 ± 0,6 5,8 ± 0,3 21,2 ± 4,5 4,3 ± 0,1

A2 1,9 ± 1,2 44,0 ± 0,4 5,0 ± 0,3 10,8 ± 4,9 4,6 ± 0,2

A2B 1,3 ± 0,8 53,3 ± 2,3 5,3 ± 0,2 18,2 ± 5,5 4,7 ± 0,8

B 0,4 ± 0,1 57,9 ± 3,9 5,5 ± 0,3 24,4 ± 1,9 5,1 ± 0,8

BC 0,3 ± 0,1 50,0 ± 3,9 6,9 ± 0,9 19,2 ± 8,8 4,0 ± 0,3

Серые лесные почвы

A 12,5 ± 4,7 32,5 ± 8,5 5,0 ± 0,3 17,6 ± 5,4 5,1 ± 1,5

AB 3,8 ± 1,5 40,9 ± 12,0 5,3 ± 0,1 16,8 ± 1,6 5,6 ± 1,0

B 1,9 ± 0,8 37,6 ± 14,3 5,4 ± 0,1 21,0 ± 1,3 6,1 ± 1,5

BC 1,0 ± 0,2 33,7 ± 17,3 5,8 ± 0,6 23,6 ± 3,8 6,7 ± 1,9

Регион Содержание олова

Исследуемые почвы 5,1

Почвы мира [17] 10,0

Подзолистые почвы СССР [18] 2,9

Серые лесные почвы СССР [18] 2,8

Чернозёмы СССР [18] 3,2

Каштановые почвы СССР [18] 3,3

Серозёмы СССР [18] 4,0

Чернозёмы Кавказа [18] 4,7

Коричневые почвы Кавказа [18] 4,3

Чернозёмы Крыма [18] 3,6

Дерново-подзолистые почвы Московской области [18] 5,2

Луговые глеевые почвы Среднеамурской равнины [19] до 3,0

Торфяные болотные почвы Приморья [20] 0,4-9,6

Пахотные почвы Германии [21] 1,0-20,0

Почвы левобережной части г Новосибирск [22] 2,0-1100,0

ПДК [21] 50,0

складывается и в серых лесных почвах. В результате в текстурном горизонте содержание тонкодисперсных частиц может даже превышать их содержание в почвообразующей породе, что указывает на их миграцию.

В исследуемых почвах кислотно-щелочные условия почвенного раствора отличаются относительным постоянством. Актуальная кислотность гумусового горизонта дерново-подзолистых почв изменяется незначительно, оставаясь в пределах слабокислых и нейтральных значений. В верхнем горизонте серых лесных почв этот показатель несколько менее постоянен. Такое же постоянство кислотно-щелочных условий наблюдается и ниже по профилю, даже в подзолистом горизонте дерново-подзолистых почв значения рН находятся на том же уровне, что и в гумусовом горизонте.

Результаты исследования. Основным естественным источником поступления олова в почву является почвообразующая порода, которая для дерново-подзолистых и серых лесных почв Русского Алтая представлена бурыми бескарбонатными глинами даже в тех местах, где на современном этапе почвообразования под толщей почвенного покрова обнаруживаются выходы коренных пород (граниты и сланцы) [15]. Содержание олова в бурых

бескарбонатных глинах Русского Алтая колеблется от 2,9 до 4,7 мг/кг, но может достигать и 8,0 мг/кг в отдельных образцах [16].

Как известно, на внутрипочвенное распределение любого элемента основное влияние оказывают почвенные свойства, среди которых особую роль играют содержание гумусовых веществ и физической глины, кислотность почвенного раствора и емкость поглощения. Исследуемые почвы обладают оптимальными свойствами для сорбции олова - высокое содержание гумусовых веществ и физической глины (таблица 1). Несмотря на это существенного превышения его содержания в гумусовом и текстурном горизонтах, где происходит максимальное накопление гумуса и физической глины, соответственно, не наблюдается. Также незначительна разница в содержании олова между дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами. Всё это свидетельствует о низком выщелачивании олова из первичных минералов, что обуславливает слабое поглощение корневыми системами растений.

Среднее содержание олова в исследуемых почвах находится в пределах от 4,0 до 6,7 мг/кг (табл. 2), что сопоставимо с данными по другим незагрязнённым почвам мира и в 10 раз меньше ПДК по А. К1оке (1980).

Тем не менее, в результате эрозии, особенно в местах сплошных вырубок, происходит миграция олова в составе твёрдых частиц почв в поверхностные воды Северо-Восточного и Северо-Западного Алтая, что может привести к их загрязнению этим элементом.

Выводы

Несмотря на оптимальные условия для сорбции, аккумуляция олова в гумусовом и текстурном горизонтах дерново-под-

Библиографический список

золистых и серых лесных почв не происходит, что связано с низким его выщелачиванием из первичных минералов бурых бескарбонатных глин и суглинков. Среднее содержание олова в исследуемых почвах колеблется незначительно и сопоставимо с данными по другим почвам на незагрязнённых территориях. При сравнении с ПДК (по К1оке, 1980), выяснилось, что исследуемые почвы относятся к незагрязненным по содержанию оло-

1. Кутафьев, В.П. Значение и охрана черневых лесов Горного Алтая // Вопросы охраны природы Горного Алтая. - Горно-Алтайск, 1976.

2. Фалалеев, Э. Н. Пихтовые леса Сибири и их комплексное использование. - M., 1964.

3. Коропачинский, И.Ю. Дендрофлора Алтайско-Саянской горной области. - Новосибирск, 1975.

4. Хмелев, В.А. Особенности почвообразования в бассейне реки Иши // Тезисы докл. к конф. почвоведов Сибири и Дальнего Востока. - Горно-Алтайск, 1962.

5. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман, Н.С. Касимов. - M., 2000.

6. Гонзер, Б. Коррозия металлов / Б. Гонзер, Дж. Стрэдер. - Л.; M., 1952. - Т. 1.

7. Mурач, Н.Н. Mеталлургия олова / Н.Н. Mурач, Н.Н. Севрюков, С.И. Полькин, Ю.А. Быков. - M., 1964.

В. Спиваковский, В.Б. Аналитическая химия олова // Аналитическая химия элементов. - M., 1975.

9. Угай, Я.А. Неорганическая химия. - M., 19В9.

10. Mol, van A. M. B. Chemical vapor deposition of tin oxide: fundamentals and applications / A.M.B. van Mol, Y. Chae, Y.H. McDaniel, M.D. Allendorf // Thin Solid Films. - 2006. - V. 502, Iss. 1-2.

11. Перельман, А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. - M., 1972.

12. Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов. - M., 1997. - Кн. 5.

13. Айкашев, А.Н. Mировой рынок олова переживает ренессанс // Российский внешнеэкономический вестник. - 2014. - № 1.

14. Абдурахманов, TM. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека / T.M. Абдурахма-нов, И.В. Зайцев. - M., 2004.

15. Салтыков, А.В. Mетаморфоз педосферы под черневыми лесами при смене субстратной породы в процессе педогенеза // Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию M. А. Глазовской). - M., 2012.

16. Салтыков, А.В. Катионогенные микроэлементы в педосфере черневых лесов // Ползуновский вестник. - 2005. - № 4.

17. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. - M., 1957.

1В. Геохимия окружающей среды. - M., 1970.

19. Ивашов, П.В. Mикроэлементный состав луговых глеевых почв Среднеамурской равнины // Mикроэлементы в антропогенных ландшафтах Дальнего Востока. - Владивосток, 1985.

20. Дюкарев, В.Н. Mикроэлементы в торфозёмах Приморья / В.Н. Дюкарев, В.Г. Mалоглавец, В.И. Ознобихин // Mикроэлементы в антропогенных ландшафтах Дальнего Востока. - Владивосток, 1985.

21. Kloke, A. Richtwerte'80. Orientierungsdaten für tolerierbare Gesamtgehalte einiger Elemente in Kulturböden / A. Kloke // Mitteilungen VDLUFA. - 19В0. - H. 1/3.

22. Ильин, В.Б. Mикроэлементы и тяжёлые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. - Новосибирск, 2001.

Bibliography

1. Kutafjev, V.P. Znachenie i okhrana chernevihkh lesov Gornogo Altaya // Voprosih okhranih prirodih Gornogo Altaya. - Gorno-Altayjsk, 1976.

2. Falaleev, Eh. N. Pikhtovihe lesa Sibiri i ikh kompleksnoe ispoljzovanie. - M., 1964.

3. Koropachinskiyj, I.Yu. Dendroflora Altayjsko-Sayanskoyj gornoyj oblasti. - Novosibirsk, 1975.

4. Khmelev, V.A. Osobennosti pochvoobrazovaniya v basseyjne reki Ishi // Tezisih dokl. k konf. pochvovedov Sibiri i Daljnego Vostoka. - Gorno-Altayjsk, 1962.

5. Pereljman, A.I. Geokhimiya landshafta / A.I. Pereljman, N.S. Kasimov. - M., 2000.

6. Gonzer, B. Korroziya metallov / B. Gonzer, Dzh. Strehder. - L.; M., 1952. - T. 1.

7. Murach, N.N. Metallurgiya olova / N.N. Murach, N.N. Sevryukov, S.I. Poljkin, Yu.A. Bihkov. - M., 1964.

В. Spivakovskiyj, V.B. Analiticheskaya khimiya olova // Analiticheskaya khimiya ehlementov. - M., 1975.

9. Ugayj, Ya.A. Neorganicheskaya khimiya. - M., 19В9.

10. Mol, van A. M. B. Chemical vapor deposition of tin oxide: fundamentals and applications / A.M.B. van Mol, Y. Chae, Y.H. McDaniel, M.D. Allendorf // Thin Solid Films. - 2006. - V. 502, Iss. 1-2.

11. Pereljman, A.I. Geokhimiya ehlementov v zone gipergeneza. - M., 1972.

12. Ivanov, V.V. Ehkologicheskaya geokhimiya ehlementov. - M., 1997. - Kn. 5.

13. Ayjkashev, A.N. Mirovoyj rihnok olova perezhivaet renessans // Rossiyjskiyj vneshneehkonomicheskiyj vestnik. - 2014. - № 1.

14. Abdurakhmanov, G.M. Ehkologicheskie osobennosti soderzhaniya mikroehlementov v organizme zhivotnihkh i cheloveka / G.M. Abdurakhmanov, I.V. Zayjcev. - M., 2004.

15. Saltihkov, A.V. Metamorfoz pedosferih pod chernevihmi lesami pri smene substratnoyj porodih v processe pedogeneza // Geokhimiya landshaftov i geografiya pochv (k 100-letiyu M. A. Glazovskoyj). - M., 2012.

16. Saltihkov, A.V. Kationogennihe mikroehlementih v pedosfere chernevihkh lesov // Polzunovskiyj vestnik. - 2005. - № 4.

17. Vinogradov, A.P. Geokhimiya redkikh i rasseyannihkh ehlementov v pochvakh. - M., 1957.

1В. Geokhimiya okruzhayutheyj sredih. - M., 1970.

19. Ivashov, P.V. Mikroehlementnihyj sostav lugovihkh gleevihkh pochv Sredneamurskoyj ravninih // Mikroehlementih v antropogennihkh landshaftakh Daljnego Vostoka. - Vladivostok, 1985.

20. Dyukarev, V.N. Mikroehlementih v torfozyomakh Primorjya / V.N. Dyukarev, V.G. Maloglavec, V.I. Oznobikhin // Mikroehlementih v antropogennihkh landshaftakh Daljnego Vostoka. - Vladivostok, 1985.

21. Kloke, A. Richtwerte'80. Orientierungsdaten für tolerierbare Gesamtgehalte einiger Elemente in Kulturb?den / A. Kloke // Mitteilungen VDLUFA. - 19В0. - H. 1/3.

22. Iljin, V.B. Mikroehlementih i tyazhyolihe metallih v pochvakh i rasteniyakh Novosibirskoyj oblasti / V.B. Iljin, A.I. Sihso. - Novosibirsk, 2001.

Статья поступила в редакцию 16.11.14

ФИЗИОЛОГИЯ

Редактор раздела:

МАРИНА ГЕННАДЬЕВНА ЧУХРОВА - доктор медицинских наук, профессор, Новосибирский государственный университет

УДК 616-001

Kalantyrskaya V.A., Kluchevsky V.V,, Perova V.A., LavlinskyA.A. THE CONSEQUENCES OF THE REMOVAL OF THE RADIAL HEAD BONE. This article considers the problem faced by patients after the removal of the radial head bone. The main contents of the research is the analysis of long-term results after the surgery on removal of the radial head bone. It is proven that the resection of the radial head bone in most cases impairs the function of the elbow and wrist joints. The results of the operation, when it performed in the first hours after the injury, are the most favorable. The research shows that there is no connection between the clinical functions and the period of immobilization. The figures show that after the surgery 35.4% of the patients didn't feel pain in the elbow joint, 54.8% of the patients had pain in the elbow joint, when the arm lifted some weight. 12.9% of the patients had signs of instability in the elbow joint. In recent years, the progression of surgical techniques has allowed many patients with fractures of the radial head bone to successfully have an open reduction and internal fixation (ORIF) by miniplates and mini screws.

Key words: consequences, removal of the radial head bone, results of treatment, wrist joint, elbow joint.

В.А. Калантырская, канд. мед. наук., ассистент каф. травматологии и ортопедии ЯГМА, зав. отделением хирургии кисти, реконструктивной и пластической хирургии г. Ярославль, E-mail: kalan.v@mail.ru; В.В. Ключевский, д-р мед. наук, проф., зав. каф. травматологии и ортопедии ЯГМА г. Ярославль; А.А. Перова, ГУЗ ЯО КБ СМП им. Н.В. Соловьева, г. Ярославль; А.А. Лавлинский, ГУЗ ЯО КБ СМП им. Н.В. Соловьева, г. Ярославль, E-mail: kalan.v@mail.ru

ПОСЛЕДСТВИЯ УДАЛЕНИЯ ГОЛОВКИ ЛУЧЕВОЙ КОСТИ

В данной статье рассматривается проблема, с которой сталкиваются пациенты после удаления головки лучевой кости. Основное содержание исследования составляет анализ отдаленных результатов после удаления головки лучевой кости. Достоверно доказано, что резекция головки лучевой кости в большинстве случаев ухудшает функцию локтевого и кистевого суставов. Прогноз операций, выполненных в первые часы после травмы, наиболее благоприятен. В последние годы прогрессирование хирургических техник позволило многим пациентам с переломами головки лучевой кости успешно перенести открытую репозицию и внутреннюю фиксацию (ORIF) минипластинами и минивинтами.

Ключевые слова: последствия, удаление головки лучевой кости, результаты лечения, кистевой сустав, локтевой сустав.

Существуют противоположные мнения по выбору оперативного метода лечения переломов головки лучевой кости (ГЛК). Б.К. Бабич [1] писал, что прибегать к резекции ГЛК можно лишь при оскольчатых переломах или при размозжениях ее. Ф.Р Богданов [2] считал, что удаление гЛк без замещения ее гомотрансплантатом не рекомендуется. Однако А.В. Каплан [3] был убежден, что при раздробленных и краевых переломах с любой степенью смещения у взрослых следует как можно быстрее, в первые дни, полностью удалить головку, поскольку это дает значительно лучшие функциональные результаты. Б. Бойчев [4], рекомендовал удаление гЛк при многооскольчатых переломах головки и шейки, при переломах и смещениях более 1/3 внутрисуставной части головки, при переломах со свободными осколками в полости сустава. Ю.Г. Шапошников [5] считал, что удалять ГЛК следует даже при краевых переломах, но так, чтобы кольцевидная связка осталась. Н.В. Корнилов с соавт. [6] при краевых и оскольчатых переломах рекомендовали резекцию головки только после неудавшейся репозиции.

В последние годы прогрессирование хирургических техник позволило многим пациентам с переломами ГЛК успешно перенести открытую репозицию и внутреннюю фиксацию (ORIF). В больнице им Н.В. Соловьева в течение 13 лет при переломах 584

головки лучевой кости использовали остеосинтез блокируемыми минипластинами и винтами и в 82,4% получили хороший результат [7].

Целью работы явилось выявление последствий резекции головки лучевой кости. Нами проанализированы 43 истории болезни пациентов, которым удалена ГЛК по поводу закрытых переломов II, III и IV типов по M.B.Masson. Функция локтевого и кистевого суставов в сроки 5,4-1,1года после резекции ГЛК изучены у 31больных, которые были оперированы через 8,1±0,63 часа после травмы. Использовались схема С.П. Миронова-Г.М. Бурмаковой [8] для изучения функции локтевого сустава и система баллов Green и O' Brien для изучения функции кистевого сустава.

Выявлено, что имеется прямая сильная корреляционная связь между временем, прошедшим до операции, и выраженностью болей, нарушением функции локтевого и кистевого суставов, выраженностью синовита локтевого сустава. Связи между указанными клиническими признаками и длительностью иммобилизации, сроком прошедшим после операции, нет.

Выяснено, что болей в локтевом суставе не испытывали 11(35,4%) пациентов, боли при нагрузке возникали у 17(54,8%), у 4(12,9%) имелись признаки нестабильности в локтевом суставе.