Челябинск
18 июня 2016г.
Аннотация: Исследование направлено на сравнительный анализ физико-химического состава и содержания органического вещества в почве супераквального компонента водосбора экосистем замедленного водообмена озер Малые Кирпичики и Тыгиш. Показано их распределение по глубине почвенного профиля.
Ключевые слова: супераквальный, органическое вещество, озерная экосистема, почва, физико-химический состав, Малые Кирпичики, Тыгиш
По прошествии практически шести десятков лет аварии 1957 года, после формирования ВУРСа встает вопрос о возврате в хозяйственное использование пострадавших территорий, включая озерные экосистемы [1]. В связи с этим возникает необходимость изучения функционирования водных экосистем с целью выявления наиболее оптимальных условий их эксплуатации. Характерные особенности распределения радионуклидов в одном из компонентов водосборной территории – воде, почвах, донных отложениях, биомассе, позволяют более правильно понять особенности функционирования данных водоемов в качестве дезактиваторов. Одними из таких объектов является озера Малые Кирпичики, относящееся к Течинскому водохозяйственному участку, и Тыгиш, расположенное на территории бассейна реки Исеть [4, 5].
Почва - это неотъемлемый компонент исследуемых экосистем, играющий важную роль в миграции и накоплении химических поллютантов, осуществлении вертикального переноса веществ из почвы в водную массу, а также оказывающий влияние на химический состав воды, с которой она непосредственно контактирует. Почва способна к обмену ионами с озерной водой, в свою очередь почвенные воды эффективнее всего растворяют Cl-, SO42-,соединения Mg2+ и Ca2+, что оказывает прямое влияние на их широкое распространение в водном компоненте экосистем [2, 3].
Целью данной работы является исследование материалов, полученных в ходе отбора проб почв с водосборных территорий экосистем озер Малые Кирпичики и Тыгиш. Объектом исследования являются почвы водосборных территорий озер Малые Кирпичики и Тыгиш, используемые местным населением в хозяйственно- бытовых целях.
Озеро Малые Кирпичики расположено на юго-востоке территории ВУРСа, на расстоянии 19 км от эпицентра взрыва (55°50'41"N 61°0'40"E). Площадь водного зеркала озера составляет 1,76 км2. Водоем слабопроточный, приток р. Караболка (Иртышский бассейн) у села Кирпичики. Отселение населенных пунктов с прибрежной зоны озера в поставарийный период не производилось [5].
Озеро Тыгиш расположено на территории Каменского городского округа Свердловской области. Средняя глубина озера составляет 1,5 м, площадь водного зеркала равна 6,7 км2.
Почвенные разрезы были заложены на приозерной территории с учетом особенностей ландшафтных катен, с выделением супераквальной позиции ландшафта. Пробоподготовка (высушивание, измельчение, просеивание), гравиметрический и титриметрический методы анализа проводились на базе лаборатории физико-химических методов исследований кафедры «Химии и МОХ» ЧГПУ.
Таблица 1
Отбор проб почв супераквальной позиции водосборной территории оз. Малые Кирпичики.
|
Горизонт
|
Глубин,
(см)
|
Описание
|
|
А0
|
0-1
|
Лесная подстилка, серая
|
|
А1
|
1-4
|
Легкий суглинок, дождевые черви, черно-серый
|
|
4-7
|
|
А2
|
7-9,5
|
Средний суглинок, серо-черный
|
|
9,5-12
|
|
В1
|
12-17
|
Средний суглинок, черно-серый
|
|
17-22
|
|
22-27
|
|
В2
|
27-37
|
Тяжелый суглинок, светло-коричневый
|
|
37-48
|
|
ВС
|
48-59
|
Тяжелый суглинок, серо-коричневый
|
Таблица 2
Отбор проб почв супераквальной позиции водосборной территории оз. Тыгиш.
|
Горизонт
|
Глубин, (см)
|
Описание
|
|
А0
|
0-3
|
Лесная подстилка, черный, дождевые черви
|
|
А1
|
3-5
|
Супесь, много корней травянистой и древесной растительности, коричнево-черный
|
|
5-7
|
|
7-9
|
|
9-11
|
|
А2
|
11-14
|
Легкий суглинок, древесные корни, темно-серый
|
|
14-17
|
|
17-20
|
|
А3
|
20-24
|
Легкий суглинок, древесные корни, дождевые черви, темно-серый
|
|
24-29
|
|
29-34
|
|
В1
|
34-39
|
Коричнево-черный, средний суглинок
|
|
В2
|
39-48
|
Коричневый с черным, средний суглинок |
|
С
|
48-60
|
Тяжелый суглинок, серый
|
Иногда грунтовые воды быстро подтапливали нижнюю часть разреза, что подтверждает супераквальный статус позиции (почва серая лесная). Особенностями супераквальной почвенной позиции являются сочетание промывного и выпотного режимов, а так же неглубокое залегание грунтовых вод, что указывает на высокую интенсивность гумусообразования, в виду значительной увлажненности почв [6].
Таблица 3 Физико-химические показатели почв супераквальной позиции водосборной территории оз. Малые Кирпичики
|
Глубина, см
|
pH водн. вытяжки
|
Катионно-анионный состав
|
С орг. (%) в навесках почвы
|
|
SO42- мг/100
г почвы
|
Cl- мг/100 г
почвы
|
Ca2+ мг/100
г почвы
|
Mg2+ мг/100 г
почвы
|
|
0-1
|
6,78
|
3,328
|
26,79
|
1,99
|
0,49
|
12,3
|
|
1-4
|
6,82
|
3,744
|
31,02
|
1,99
|
0,49
|
10,1
|
|
4-7
|
6,91
|
3,328
|
32,43
|
1,99
|
0,49
|
5,2
|
|
7-9,5
|
7,07
|
3,744
|
35,25
|
1,99
|
0,49
|
5,8
|
|
9,5-12
|
7,22
|
4,368
|
38,07
|
0,99
|
0,59
|
8,8
|
|
12-17
|
7,26
|
4,368
|
47,94
|
1,99
|
0,49
|
6,5
|
|
17-22
|
7,55
|
4,576
|
47,94
|
2,99
|
0,79
|
7,6
|
|
22-27
|
7,46
|
4,784
|
47,94
|
1,99
|
0,49
|
2,6
|
|
27-37
|
7,51
|
5,408
|
56,4
|
1,99
|
0,49
|
3
|
|
37-48
|
7,54
|
5,824
|
57,81
|
0,99
|
0,49
|
2,5
|
|
48-59
|
7,15
|
6,656
|
57,81
|
0,99
|
0,49
|
2,3
|
Из таблицы видно, что с продвижением по глубине почвенного разреза значение рН водных вытяжек, [SO42-] и [Cl-] увеличиваются немонотонно. Практически постоянным остается содержание ионов Mg2+. Общее содержание органического вещества в исследуемых почвах уменьшается по глубине почвенного профиля.
Анализ химических свойств исследуемых почв озера Малые Кирпичики показал, что для них свойственны величины pH водных вытяжек слабокислые и преимущественно нейтральные. В почвах содержатся трудно- и легкорастворимые соединения, служащие источником SO42-. В частности, широко распространены (NH4)2SO4 и MgSO4, способствующие прорастанию семян при прочих благоприятных условиях. Однако повышенное содержание соединений SO42- влечет за собой «отравление» растений. Cl- чаще встречается в виде CaCl2 и MgCl2. Соединения Cl- играют важную роль в обменных процессах растений, а их повышенное содержание приводит к преждевременному усыханию. Ca2+ и Mg2+ являются конструкционными материалами произрастающей биоты, а также способствуют активизации физиологических процессов.
Таблица 4 Физико-химические показатели почв супераквальной позиции водосборной территории оз. Тыгиш
|
Глубина, см
|
pHводн. вытяжки
|
Катионно-анионный состав
|
С орг. (%) в навесках почвы
|
|
SO42- мг/100
г почвы
|
Cl- мг/100 г
почвы
|
Ca2+ мг/100 г
почвы
|
Mg2+ мг/100 г
почвы
|
|
0-3
|
5,300
|
3,90
|
3,4
|
0,26
|
0,09
|
12,3
|
|
3-5
|
5,550
|
3,83
|
3,2
|
0,25
|
0,09
|
10,1
|
|
5-7
|
5,640
|
2,55
|
3,2
|
0,25
|
0,1
|
5,2 |
|
7-9
|
5,710
|
2,95
|
3,1
|
0,25
|
0,11
|
5,2
|
|
9-11
|
5,760
|
2,01
|
3,1
|
0,22
|
0,11
|
8,8
|
|
11-14
|
5,930
|
1,79
|
3,0
|
0,16
|
0,12
|
6,5
|
|
14-17
|
6,0,25
|
1,79
|
2,8
|
0,17
|
0,13
|
6,5
|
|
17-20
|
6,250
|
1,77
|
2,6
|
0,17
|
0,13
|
6,5
|
|
20-24
|
6,330
|
1,76
|
2,4
|
0,16
|
0,14
|
7,6
|
|
24-29
|
7,020
|
1,5
|
2,4
|
0,15
|
0,14
|
7,6
|
|
29-34
|
7,300
|
1,44
|
2,1
|
0,11
|
0,14
|
2,6
|
|
34-39
|
7,670
|
1,3
|
2,0
|
0,09
|
0,14
|
2,6
|
|
39-48
|
7,720
|
1,25
|
1,8
|
0,09
|
0,15
|
3,0
|
|
48-60
|
5,300
|
1,25
|
1,5
|
0,07
|
0,16
|
2,5
|
Из приведенной таблицы видно, что значения pH водных вытяжек почвы озера Тыгиш характеризуются слабокислотными, кислотными и нейтральными величинами (данный переход может быть связан с залеганием горизонта вымывания грунтовыми водами). В верхних горизонтах почвы велико содержание ионов кальция (максимальное значение 0-3 см, поступившее вероятно из растительных остатков). Для исследуемых образцов также характерно высокое содержание в верхних горизонтах SO42- и Cl-, что может быть связано с вышеуказанным сочетанием промывного и выпотного режимов.
Таким образом:
1. На аккумуляцию и миграцию основных ионов в почве влияет распределение органического вещества по профилю;
2. Имеющиеся различия в данных почвенных компонентах озер Малые Кирпичики и Тыгиш связаны с различным географическим расположением.
Список литературы
1. Аклеев А.В. Экологические и медицинские последствия радиационной аварии 1957 г. НаПО «Маяк»/ под ред. А. В. Аклеев, М. Ф. Киселева. – М.: Вторая типография ФУ «Медбиоэкстрем» при Минздраве РФ, 2001. – 294 с.
2. Глазовская М. А. Общее почвоведение и география почв. – М.: Высшая школа, 1981. – 400 с.
3. Орлов Д. С. Химия почв/ Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова, Н.И. Суханова. – М.: изд. Моск. ун-та, 2005. – 561 с.
4. Смагин А. И. Экология водоемов зоны техногенной радиационной аномалии на Южном Урале.: Пермь, 2008. – 51 с.
5. Трапезников А.В., Трапезникова В.Н. Радиоэкология пресноводных экосистем / Под ред. Б.В. Тестова, П.В. Волобуева. Екатеринбург: Изд-во УрГСХА, 2006. -390 стр
6. Трапезников А.В. Растительность Белорецкого водохранилища и влияние на нее подогретых вод АЭС/Любимова С.А., Чеботина М.Я., Трапезников А.В., Трапезникова В.Н./ Экология. 1989. № 1. С. 73-75
|
