О геохимическом изучении почвенного покрова сельскохозяйственных территорий

раздел ГЕОГРАФИЯ

УДК 502.62+911.52

О ГЕОХИМИЧЕСКОМ ИЗУЧЕНИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

© Э. М. Галеева

Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Тел./факс: +7 (347) 229 96 63.

В статье указывается на необходимость оценки загрязнения сельскохозяйственных земель крупных территориальных систем. При этом следует использовать эколого-геохимическое картографирование. Эти положения иллюстрируются на примере Зианчуринскогорайона РБ.

Ключевые слова: территориальные системы, эколого-геохимическое картографирование, структура загрязнения.

Для повышения продуктивности агроландшафтов, возмещения выноса химических элементов с урожаем и других целей применяются агрохимические средства. Как показали многочисленные исследования [1-4], химизация наряду с полезными результатами сопровождается нарушением круговорота химических веществ, и, как следствие, загрязнением почвенного покрова. Это требует изучения пространственной структуры загрязнения агроландшафтов и составления карт загрязнения почв определенного региона. Четко прослеживается необходимость оценки загрязнения не только в масштабе одного поля, но и в более крупных территориальных системах - административных районах, речных бассейнах.

Масштабы и значение геохимической дифференциации по сравнению с геохимией городских агломераций изучаются слабо, хотя эта проблема поставлена еще Н. И. Вавиловым в 30-е годы прошлого века. Работы по районированию загрязнения районов только намечены.

Установление пространственной структуры загрязнения региона, дифференцирующее территорию по степени опасности,- одна из важнейших задач прикладных исследований окружающей среды. Для оценки загрязнения определенной территории должно применяться эколого-геохимическое картографирование. Для его выполнения следует вычислить коэффициент концентрации (Кконц) для каждого элемента по всем точкам (территориальным системам), используя числовые значения результатов анализа проб почв. Кс = К/Б, где N - содержание элемента в почвенной пробе может определяться в любых весовых единицах - мг/кг и т.д.; Б - базовое значение элемента, им может являться ПДК этого элемента, его фоновое содержание либо другой норматив, определяемый условиями задачи.

При геохимических исследованиях структуры загрязнения окружающей среды чаще всего проводится анализ распределения ассоциаций химических элементов, т. к. аномалии обычно имеют поли-элементный состав. Количественной мерой ассоциации является суммарный показатель загрязнения, представляющий собой сумму превышения коэффициентов концентрации (рассеяния) над фоновым уровнем [4].

2, = +1 = ±Кс - (п -1).

1 Сф V

где К, - коэффициент концентрации, п - число химических элементов ассоциации, С1 - содержание элемента в пробе, Сф - фоновое содержание.

После вычисления этих показателей происходит группировка значений, выделяются градации К, и ¿сумм. для их картографирования (чаще всего 3 или 4 ступени).

Приведем картосхему пространственного загрязнения почв Зианчуринского района РБ тяжелыми металлами. Данные фондовых материалов управления химизации и защиты растений [5] были сведены в табл. 1-2, где показано содержание некоторых тяжелых металлов, в т. ч. супертоксикантов в хозяйствах района.

При рассмотрении значений ТМ (тяжелых металлов) в почвах мы видим, что содержание данных элементов ни в одном хозяйстве не превышает ПДК, кроме кадмия (хозяйство им. Худайбердина и СПК «Утягул», эти показатели относятся к низкому уровню загрязнения).

В табл. 2 рассчитаны показатели Кс и 2сумм. по тем же самым элементам, в качестве базового значения использовался ПДК.

Таким образом, в целом по отдельным элементам состояние почв района благополучное (не превышающее ПДК), но суммарное загрязнение по всем 6 элементам выявляет ряд хозяйств со значением суммарного показателя загрязнения больше единицы.

В результате по данным табл. 1 и 2 были составлены картосхемы пространственного загрязнения района с применением ГИС «ОеоШе». На рис. 1-3 показано крайне неравномерное распределение концентраций этих супертоксикантов по хозяйствам района. Так, максимальное значение Кс по ртути (рис. 3) фиксируется на востоке района (СПК «Зианчуринский), оно приурочено к горно-лесным вариантам растительности. Максимальное значение концентрации свинца и кадмия (рис. 2, 4) наблюдается в хозяйствах центральной части района. В общем и целом по всей ассоциации элементов-загрязнителей наибольшие показатели 2,умм. приурочены к хозяйствам в центральной части района (рис. 1), расположенным в наиболее благоприятных для земледелия и наиболее густозаселенным (абсолютные высоты менее 300 м, преобладание различных типов черноземных и отчасти серых лесных почв). Вероятно, это связано с внесением максимального количества удобрений на единицу площади пашни этих хозяйств.

Таблица 1

Показатели тяжелых металлов в почве хозяйств Зианчуринско го района РБ [5]

Наименование хозяйств Тяжелые металлы, мг/кг

им. Куйбышева 7.80 4.70 8.60 0.39 35.7 0.013

«Заветы Ильича» 7.40 4.90 6.40 0.39 38.1 0.016

СПК «Веха» 9.00 4.10 8.00 0.41 38.6 0.012

«Малая Сурень» 7.60 4.20 10.90 0.69 49.1 0.012

СПК «Урал» 9.70 3.50 13.70 0.69 49.1 0.012

СПК «Ирек» 8.60 4.20 12.70 0.70 31.6 0.014

им. Салавата 9.90 4.80 15.00 0.13 65.3 0.011

«Победа» 8.70 5.80 16.80 0.67 29.7 0.011

им. Матросова 9.80 4.10 13.80 0.30 30.7 0.015

СПК «Юлдаш» 8.20 4.60 10.50 0.85 35.6 0.015

«Дружба» 8.10 4.60 13.30 0.79 43.2 0.014

им. Калинина 9.20 4.80 12.90 0.74 42.0 0.013

им. Худайбердина 8.50 5.00 16.30 1.61 53.7 0.010

КП «Иняк» 8.10 3.80 8.20 0.27 35.5 0.015

«Зианчуринский» 9.10 3.90 12.00 0.31 28.8 0.018

«Касмарский» 7.30 4.40 9.30 0.25 26.5 0.010

«Сакмарский» 8.90 4.10 9.10 0.45 43.2 0.014

«Малиновский» 9.20 4.20 12.10 0.63 69.6 0.012

«Каргалинский» 9.50 4.20 9.80 0.19 24.2 0.010

СПК «Утягул» 11.20 4.37 10.40 1.52 46.6 0.018

СПК «Яргаиш» 7.39 3.69 8.02 0.24 25.1 0.017 Таблица 2

Коэффициенты концентрации тяжелых металлов и суммарный показатель загрязнения

в хозяйствах Зианчуринского района РБ [5]

Наименование хозяйств Тяжелые металлы, мг/кг 7 ^ сумм.

им. Куйбышева 0.062 0.0376 0.0490 0.260 0.2860 0.0087 0.703

«Заветы Ильича» 0.059 0.0392 0.0365 0.260 0.3048 0.0110 0.710

СПК «Веха» 0.072 0.0328 0.0460 0.270 0.3090 0.0080 0.737

«Малая Сурень» 0.060 0.0336 0.0620 0.446 0.3904 0.0080 1.000

СПК «Урал» 0.080 0.0280 0.0780 0.460 0.3928 0.0080 1.046

СПК «Ирек» 0.068 0.0340 0.0725 0.467 0.2528 0.0090 0.903

им. Салавата 0.079 0.0384 0.0857 0.087 0.5224 0.0070 0.819

«Победа» 0.069 0.0464 0.0960 0.447 0.2376 0.0073 0.903

им. Матросова 0.078 0.0328 0.0788 0.200 0.2456 0.0100 0.645

СПК «Юлдаш» 0.065 0.0368 0.0600 0.567 0.2848 0.0100 1.024

«Дружба» 0.064 0.0368 0.0760 0.527 0.3500 0.0090 1.063

им. Калинина 0.073 0.0384 0.0737 0.493 0.3500 0.0087 1.037

им. Худайбердина 0.068 0.0400 0.0930 0.806 0.4296 0.0067 1.443

КП «Иняк» 0.064 0.0304 0.0468 0.180 0.2840 0.0100 0.615

«Зианчурин-ский» 0.073 0.0312 0.0685 0.206 0.2304 0.0120 0.621

«Касмарский» 0.058 0.0352 0.0530 0.167 0.2120 0.0670 0.531

«Сакмарский» 0.071 0.0328 0.0520 0.300 0.3500 0.0090 0.814

«Малиновский» 0.074 0.0336 0.0690 0.420 0.5568 0.0080 1.161

«Каргалинский» 0.076 0.0336 0.0560 0.127 0.1936 0.0067 0.795

СПК «Утягул» 0.090 0.0349 0.0590 0.730 0.3728 0.0120 1.299

СПК «Яргаиш» 0.059 0.0295 0.0460 0.160 0.2008 0.0110 0.506

Отметим, что, согласно критериям оценки почв, по степени загрязнения районы с показателями 2сумм. менее 16.0 относятся к низкому уровню загрязнения, возможно их использование под любые культуры [3]. Из необходимых мероприятий рекомендовано снижение уровня доступности для растений.

Вместе с тем, как показывают исследования Саета и др., [2, 4], агрогенные геохимические аномалии, образующиеся главным образом при внесении в почвы минеральных удобрений, имеют ряд особенностей. Прежде всего, в них необычайно широк ряд типоморфных эле-

ментов-примесей, в которые, кроме рассмотренных элементов, включены мышьяк, ниобий, стронций и другие. Несмотря на то, что элементы-примеси вносятся в ничтожных количествах (их поступление составляет сотые доли процента природного запаса), это не свидетельствует об отсутствии экологических последствий. Авторы приведенных работ полагают: чем меньше химический элемент накапливается растением в природных условиях, тем более опасен его избыток, тем более, что с удобрениями эти элементы приносятся в доступной форме [2].

Значения 7сумм

Менее 0,740  0,741-1,04 * Более 1,041

Рис. 1. Пространственная структура загрязнения почв Зианчуринского района тяжелыми металлами, 7с.

М 1:350000

Кут арчинский рзйоН

"Малая С «инь"

С^К'Мре»'

КП 'I*)»"

нм Куйбыиеез

-СПК-урал"

им К\дйй5ердша

"Д>Л*Єа;

КрОпда»'

'Кергапи Некий"

’КаемаркиЯ'

нм СвАаеетв

Оренбургская область

им Матросове

Хайбуллиннский

район

Значения Кконц:

менее 0.0341 ^3 0,0342 - 0.0403 0.0404 и более

Рис. 2. Пространственная структура загрязнения почв свинцом.

М 1: 350000

)

Кугарчинский район

'Малая Счооь'^>

ч----'

Значения Кконц

) менее 0,0085 ) 0.0086-0,0102 ) 0,0103 и более

Рис. 3. Пространственная структура загрязнения почв ртутью.

М 1:350000

Значения Кконц:

<о менее 0,327 ^^ 0,328-0.566 0,567 и более

Рис. 4. Пространственная структура загрязнения почв кадмием.

В заключение отметим, что, вероятно, существующий уровень загрязнения сельскохозяйственных территорий тяжелыми металлами связан не только с агрогенными геохимическими аномалиями, но и с загрязнением в результате выпадений из атмосферы так называемого трансграничного переноса загрязняющих веществ из промышленных районов. Выяснить, какова доля выпадений из атмосферы в степени загрязнения сельскохозяйственных районов, не представляется возможным.

ЛИТЕРАТУРА

Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 263 с.

Мырлян Н. Ф. Геохимия агроландшафтов Молдавии. Кишинев: Штиница, 1989. 78 с.

Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафтов.

М.: Астрея - 2000, 1999. 763 с.

Сает Ю. Е., Раевич Б. А., Янин Е. П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 333 с.

Фондовые материалы управления химизации и защиты растений: Агрохимическая характеристика почв и программа работ по поддержанию и повышению их плодородия в хозяйствах Зианчуринского района РБ. Уфа, 2004. 24 с.

1

2

3

4

5.

Поступила в редакцию 19.11.2010 г.