Оценка современного биогеохимического состояния заповедных экосистем Пермского края
Автор: Хайрулина Е.А., Ворончихина Е.А.
Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio
Рубрика: Экология. Охрана природы
Статья в выпуске: 5, 2007 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены естественные и техногенные факторы распределения тяжелых металлов (ТМ) в биотическом компоненте экосистем заповедника «Басеги». Для выявления роли данных факторов в экосистемах проанализированы концентрации ТМ в горных породах, почвах, растительности, органах мелких млекопитающих и атмосферных осадках. Выявлена локальная трансформация естественных биогеохимических показателей в результате аккумуляции ТМ в почвенно-биотических компонентах заповедных экосистем.
Короткий адрес: https://sciup.org/147204401
IDR: 147204401
Текст научной статьи Оценка современного биогеохимического состояния заповедных экосистем Пермского края
Е. А. Хайрулина, Е. А. Ворончихина
Естественнонаучный институт, 614990, ул. Генкеля, 4
Рассмотрены естественные и техногенные факторы распределения тяжелых металлов (ТМ) в биотическом компоненте экосистем заповедника «Басеги». Для выявления роли данных факторов в экосистемах проанализированы концентрации ТМ в горных породах, почвах, растительности, органах мелких млекопитающих и атмосферных осадках. Выявлена локальная трансформация естественных биогеохимических показателей в результате аккумуляции ТМ в почвенно-биотических компонентах заповедных экосистем.
В современных условиях, когда нарастание антропогенной нагрузки создает реальную угрозу существованию естественных биотических комплексов, для их сохранения учреждаются особо охраняемые территории различного статуса. Высшей формой охраняемых территорий являются заповедники. В Пермском крае созданы два заповедника: «Басеги» (создан в 1982 г.) и «Вишерский» (1991 г.). Важнейшая задача заповедников края – сохранение эталонов западноуральской горной тайги. Заповедный режим позволяет оградить биотические комплексы от прямого воздействия человека, но не от опосредованного загрязнения в результате привноса поллютантов с атмосферными осадками.
В плане территориального размещения относительно источников промышленных выбросов заповедники Пермского края находятся в разных условиях. Расположенный на севере края заповедник «Ви-шерский» удален от источников загрязняющих атмосферных выбросов, в то время как заповедник «Басе-ги» находится в границах ареалов рассеивания выбросов промышленных центров, долгое время специализировавшихся на добыче и переработке угля. В настоящее время промышленность там представлена производством цемента, черной и цветной металлургией, машиностроением. Перечисленные производства являются источниками выбросов тяжелых металлов (ТМ), экологическая опасность которых как загрязнителей среды обитания усугубляется их устойчивостью в природной среде, а также тем, что они способствуют формированию геохимических аномалий, вызывающих деформацию естественных биогеохимических процессов в целом.
Стабильность химического состава природной среды – важное условие сохранения биоразнообразия заповедных горно-таежных экосистем. Контроль за состоянием химических параметров средообра- зующих компонентов, их влиянием на биоразнообразие выполняется в заповеднике «Басеги» в соответствии с разделом «Биогеохимический мониторинг» летописи природы с 1992 г. При изучении биогеохимических параметров экосистем наибольшее внимание уделяется выявлению содержания ТМ в компонентах горно-таежных ландшафтов, поскольку даже в условиях умеренного атмотехногенного воздействия данные элементы представляют опасность для лесных экосистем. Лесная растительность и почвы выступают мощным поглотителем поллютантов, они способны их трансформировать и в разной степени аккумулировать в различных компонентах лесных экосистем до токсического для биоты уровня (Аржанова, Елпатьевский 1990; Лукина, Никонов, 1996; Обухов 1989).
Исследование биогеохимических параметров западноуральской горной тайги проводилось с использованием метода ключевых площадок, выбранных после первичного полевого обследования в наиболее типичных горно-таежных природных комплексах с учетом экспозиционного фактора и обладающих относительной однородностью почвообразующих пород, почв и растительного покрова. Площадки представляют собой элементарные ландшафты транзитного класса, доминирующие в ландшафтной структуре заповедника «Басеги» и сохранившиеся в относительно естественном состоянии – не затронуты вырубками. На каждой площадке определялось содержание микроэлементов в почвообразующих породах, почве, растительности ( Picea obovata Ledeb. , Abies sibirica Ledeb. , Betula pubescens Ehrh.) и органах мелких млекопитающих (крот, мышовка, бурозубка, полевка). Всего отбиралось 70–80 проб ежегодно в летний вегетационный период (июль– август). Выявлялось атмотехногенное воздействие. Определение веществ-поллютантов из группы ТМ
выполнено методом опробования снежного покрова на стационарных площадках биогеохимического мониторинга (31 проба). Пробы снежного покрова отбирались в конце марта перед началом снеготаяния. Существование коррелятивных зависимостей между содержанием поллютантов в воздухе и снеге позволяет использовать этот компонент ландшафта при геохимической индикации загрязнения. Оценка загрязнения снежного покрова особенно актуальна для характеристики ландшафтов таежной зоны. Загрязнители накапливаются в снеге в течение 4–5 месяцев. Весной, в результате снеготаяния, накопленные вещества начинают участвовать в миграционных процессах в ландшафтах.
Валовое содержание микроэлементов определялось в Центральной Уральской лаборатории атомно-эмиссионным анализом, позволяющим отслеживать широкий круг элементов (36 элементов). После выявления приоритетных загрязнителей проводилось определение подвижных форм тяжелых металлов в почвах в лаборатории атомноабсорбционной спектроскопии географического факультета МГУ.
Исследования химического состава снежного покрова заповедника «Басеги» выявили значи- тельную неоднородность распределения загрязняющей нагрузки. В целом средние концентрации практически всех рассматриваемых элементов превышают средние расчетные нормы (Геохимия окружающей среды, 1990) для европейской части России (табл. 1). В химическом составе талых снежных вод преобладают цинк, марганец и барий. Максимальная суммарная микроэлементная нагрузка выявлена на Северном Басеге. Среднее суммарное содержание металлов в химическом спектре снега на западном склоне (площадка № 1) составляет 5876.2 мг/кг, на восточном (площадка № 2) – 4755.3 мг/кг. Как на западном склоне, так и на восточном лидирует Zn. Практически по всем элементам содержание ТМ в снежном покрове на западном склоне выше, чем на восточном. Концентрация тяжелых металлов в снежном покрове Южного Басега значительно меньше: на восточном склоне (площадка № 6) – 3286.3 мг/кг, на западном (площадка № 8) – 2421.4 мг/кг. Тем не менее. содержание наиболее токсичных металлов (свинец, ванадий, медь и кадмий) здесь, по сравнению с содержанием их в природных комплексах г. Северный Басег, возрастает.
Таблица 1
Содержание микроэлементов в снежном покрове заповедника «Басеги» (1994–2001 гг.)
Элемент |
Норма* |
№ площадки отбора |
|||||||
1 |
2 |
6 |
8 |
||||||
1** |
2*** |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
||
Ni |
57.0 |
121.8 |
23.1-193.8 |
50.7 |
32.8-88.7 |
52.8 |
16.4-86.7 |
47.8 |
39.6-66.5 |
Co |
10.0 |
19.9 |
1.6-55.0 |
16.7 |
- |
6.5 |
2.7-10.3 |
3.4 |
2.5-4.2 |
Cr |
52.0 |
243.0 |
99.6-497.0 |
231.3 |
91.4-645.2 |
150.9 |
90.5-275.9 |
171.2 |
82.3-291.6 |
Mn |
520.0 |
1291.2 |
428.0 4720.5 |
683.1 |
182.0-1854.8 |
441.7 |
164.0 896.6 |
393.8 |
164.6 1750.0 |
V |
50.0 |
55.5 |
30.0-93.2 |
31.3 |
10.6-88.7 |
90.1 |
9.1-162.1 |
60.9 |
25.7-74.1 |
Cu |
100.0 |
156.1 |
21.4-316.7 |
72.9 |
17.8-185.5 |
141.5 |
23.1-272.4 |
102.4 |
17.2-175.0 |
Zn |
610.0 |
2531.1 |
621.7 6335.4 |
2470.7 |
364.0-9193.5 |
217.5 |
104.0 275.9 |
154.7 |
21.6-246.0 |
Pb |
90.0 |
59.7 |
12.8-115.2 |
34.2 |
5.5-109.7 |
117.7 |
11.6-327.6 |
87.9 |
4.3-193.8 |
Mo |
1.0 |
2.9 |
2.6-3.1 |
3.6 |
0.6-6.5 |
1.7 |
0.6-2.7 |
3.2 |
1.5-4.9 |
Ba |
435.2 |
106.0 1250.0 |
565.3 |
69.1-1854.8 |
349.2 |
90.5-551.7 |
187.0 |
82.3-291.7 |
|
Sr |
3.1 |
- |
38.9 |
18.6-59.2 |
59.1 |
1.4-116.8 |
3.4 |
- |
|
Cd |
0.5 |
0.0 |
- |
0.0 |
- |
0.2 |
0.09-0.3 |
1.3 |
0.1-2.5 |
* – Норма содержания в плотном остатке снега (Геохимия окружающей среды, 1990).
** 1 – среднее арифметическое содержания элементов в плотном остатке (мг/кг сухой массы).
*** 2 – пределы колебаний (мг/кг).
Анализ данных позволил вычленить два геохимически различных ареала повышенного содержания ТМ в снежном покрове: западный склон г. Северный Басег с высокими значениями кобальта, хрома и цинка, никеля, меди и восточный склон г. Южный Басег, где концентрация кобальта, хрома, никеля ниже, но максимальные значения отмечены у ванадия и свинца (табл. 1).
Сравнение микроэлементного состава талых вод заповедников «Басеги» и «Вишерский» (рисунок) и данных по содержанию ТМ в снежном покрове за период наблюдения позволило сделать вывод о преобладании техногенных факторов в формировании химического состава осадков на территории заповедника «Басеги».
В отличие от снега, почвы способны аккумулировать поллютанты в течение всего периода техногенного воздействия, именно почвы являются

1=1 "Вишерский" □ "Басеги"
Среднее содержание тяжелых металлов в плотном остатке снега в заповедниках «Басе-ги» и «Вишерский» за 1994–2001 гг.
одним из наиболее информативных блоков ландшафта, отражающих основные геохимические процессы, поэтому педохимическая индикация рассматривается современной наукой как метод экологической оценки состояния ландшафтов в целом.
Коренные почвообразующие породы, биокли-матические факторы и горный рельеф способствуют формированию на территории заповедника «Басеги» главным образом буроземов кислых грубогумусных среднесуглинистых и подзолистых. Отличительной особенностью буроземов является преобладание бурых гуминовых кислот, которые образуют нерастворимые органоминеральные комплексы. Данные комплексы малоподвижны и выполняют функцию структоров (клеящих веществ), удерживая в почвенных агрегатах от вымывания тонкие частицы минерального и органического вещества (Геннадиев, Глазовская, 2005), что может способствовать накоплению ТМ.
Почвы заповедника «Басеги» имеют кислую реакцию среды, вследствие чего преобладают процессы выноса элементов в условиях кислого выщелачивания. Наиболее низкие значения рН отмечены в верхней части профиля (4.8–5.4). В горизонтах, переходных к почвообразующей породе, рН постепенно смещается в сторону слабокислой (6.2). Содержание органического вещества (Сорг) составляет 35–36% в лесной подстилке и 8.9– 14.4% в органоминеральном горизонте. Содержание фракций физической глины и особенностей ее размещения по горизонтам свидетельствуют об облегченности верхней части профиля почв и элювиально-иллювиальном характере распределения тонких частиц. Высокое содержание органического вещества, физической глины обеспечивает высокую способность почв заповедника удерживать ТМ. Емкость катионного обмена в верхнем горизонте почв (А1) высокая и составляет 38–50 мг-экв/100 г. Анализ физико-химических свойств позволяет сделать вывод о том, что в горно-таежных ландшафтах маломощные буроземы с высоким содержанием слаборазложившейся органики отличаются большой буферностью к ТМ. При постоянном поступлении поллютантов аэротехногенным путем опасность загрязнения очень высокая.
Важным почвенным процессом, определяющим перераспределение химических элементов, является их биологическое накопление. По данным Н.Ф. Глазовского (1987) и В.В. Добровольского (1998), для растений лесной зоны характерно интенсивное накопление марганца, цинка и бария. Поэтому наряду с кислым выщелачиванием в верхних горизонтах почв заповедника идет биогенное накопление данных элементов.
Распределение ТМ в профиле почв горнотаежных ландшафтов коррелирует с содержанием в субстрате органического вещества и физической глины. По уровню концентрации ТМ почвы существенно отличаются от коренных пород. В них интенсивно накапливается марганец, цинк, свинец, кадмий. Концентрации этих элементов, по сравнению с концентрациями их в почвообразующих породах, увеличились в 1.5–3 раза. В дальнейшем с целью выявления степени воздействия атмотехно-генного фактора на формирование химизма почв был проведен отбор лесной подстилки, по которой можно судить о поступлении химических элементов из нижних почвенных горизонтов и атмосферы. Распределение средних концентраций рассматриваемых ТМ в лесной подстилке заповедника отражает табл. 2. Из анализа данных видно, что в верхних грубогумусовых горизонтах (А0) и в органоминеральном горизонте (А1) активно накапливаются элементы биофилы (цинк, марганец), в меньшей степени – ванадий, медь. К элементам низкого биологического захвата можно отнести никель, кобальт, хром, стронций и молибден. Их концентрации в органогенных горизонтах составляют 10–50% от исходного содержания в почвообразующих породах.
Уровень техногенной нагрузки можно оценить принимая коэффициент концентрации (КК) элемента как отношение содержания элемента в изучаемой системе к его кларку в литосфере (в нашем случае к кларку для пород Урала, рассчитанному Г.А. Вострокнутовым (1986)), а коэффициент рассеяния (КР) как отношение кларка элемента в литосфере к его содержанию в данном объекте (Перельман, Касимов, 1999).
Исследуемые почвы обеднены многими элементами – это следствие преобладания процесса выноса элементов в условиях кислого выщелачивания над процессом их биогенной аккумуляции. В большей степени рассеиваются из верхнего органогенного горизонта почв ванадий, медь, кобальт (КР=1.7–1.5). Близки к кларковым значениям содержания никеля (КК=1.1). Наиболее активно накапливается в почвах свинец (КК=4.9). Максимальными значениями аккумуляции свинца в почвах характеризуются природные комплексы Юж- ного Басега (КК=5.5) и южный склон Северного тоже активно накапливаются марганец (КК=2.6), Басега (КК=6.0). В почвах заповедника «Басеги» цинк (КК=2.3) и хром (КК=2.1).
Таблица 2
Валовое содержание тяжелых металлов в лесной подстилке горно-таежных ландшафтов
заповедника «Басеги» (1994–2002 гг.) |
||||||||||||||
№ площадки |
Зольность, % |
Содержание элемента, мг/кг |
||||||||||||
Ni |
Co |
Cr |
Mn |
V |
Cu |
Zn |
Pb |
Cd |
Mo |
Ba |
Sr |
Всего |
||
1 (n*=4) |
50.9 |
23.9 |
9.0 |
43.2 |
1410.9 |
48.0 |
26.1 |
97.5 |
36.9 |
0.0 |
1.0 |
309.8 |
59.7 |
3990.5 |
2 (n=4) |
40.9 |
17.1 |
4.2 |
54.0 |
2391.9 |
61.7 |
31.8 |
131.5 |
42.3 |
0.0 |
3.6 |
242.5 |
52.5 |
5188.0 |
4 (n=5) |
11.6 |
12.4 |
4.0 |
35.2 |
937.0 |
34.6 |
24.0 |
144.5 |
48.8 |
1.4 |
0.8 |
143.3 |
32.3 |
2812.2 |
5 (n=3) |
35.1 |
27.1 |
12.0 |
102.6 |
3328.0 |
77.2 |
38.6 |
124.0 |
59.9 |
1.2 |
1.2 |
395.1 |
55.9 |
7314.2 |
6 (n=4) |
38.0 |
26.3 |
10.9 |
59.7 |
2429.2 |
55.5 |
26.4 |
149.5 |
55.0 |
4.0 |
1.3 |
301.5 |
63.7 |
5736.4 |
8 (n=4) |
44.8 |
27.8 |
7.8 |
77.1 |
2033.4 |
73.8 |
31.3 |
162.8 |
51.4 |
1.2 |
1.4 |
506.7 |
82.4 |
6878.4 |
Кларк для пород Урала** |
20.0 |
10.0 |
30.0 |
800.0 |
80.0 |
50.0 |
60.0 |
10.0 |
0.2 |
1 |
150 |
150 |
* n – количество проб;
**по Г.А. Вострокнутову, 1986.
Содержание некоторых ТМ в почвах заповедника «Басеги» не удовлетворяет санитарногигиеническим нормативам. Так, обнаружены превышения ПДК свинца в 3 раза, цинка – в 1.5 раза, марганца + ванадия – в 3 раза, кадмия – в 4 раза. В данных почвенно-геохимических условиях они являются подвижными и активно вовлекаются в биологический круговорот.
Анализ содержания подвижных форм основных загрязняющих элементов (марганца, цинка, свинца, никеля, кадмия и хрома) в органомине- ральном горизонте, проведенный на площадках горы Южный Басег (площадки № 6 и 8) и горы Северный Басег (площадки № 1 и 2), показал, что в почвах южной части заповедника валовое содержание ТМ и содержание подвижных форм выше, чем в северной. Особенно опасна высокая концентрация лекгоподвижных форм (ацетатно-аммонийный буфер – АА) кадмия, свинца, хрома (табл. 3), так как эти тяжелые металлы находятся в форме, доступной для растений.
Таблица 3
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в органоминеральном горизонте горно-таежных ландшафтов заповедника «Басеги», мг/кг (2002 г.)
№ площадки |
рН |
Mn |
Zn |
Pb |
Cd |
Cr |
|||||
АА |
1н.НСl |
АА |
1н.НСl |
АА |
1н.НСl |
АА |
1н.НСl |
АА |
1н.НСl |
||
1 |
5.0 |
107.2 |
204.2 |
4.8 |
74.6 |
6.8 |
12.6 |
0.08 |
0.14 |
0.2 |
0.0 |
2 |
4.5 |
71.5 |
106.7 |
4.5 |
12.8 |
8.5 |
19.2 |
0.07 |
0.23 |
0.0 |
0.0 |
6 |
4.8 |
171.5 |
352.3 |
9.2 |
25.0 |
23.0 |
52.6 |
0.19 |
0.50 |
0.0 |
0.0 |
8 |
5.4 |
149.7 |
371.4 |
17.2 |
44.5 |
7.1 |
22.2 |
0.25 |
0.41 |
0.9 |
0.0 |
Валовые содержания ТМ в фитомассе заповедника на различных площадках изменяются в меньших пределах, чем в почвах. Тем не менее высоких концентраций достигают те же элементы. Концентрации хрома изменяются от 0.74 до 12.81 мг/кг (табл. 4). Максимальное значение отмечено на восточном склоне г. Южный Басег и превышает верхний предел кларка для растительности суши в 6 раз (Кабата-Пендиас и др., 1989). Содержание свинца в древесной растительности изменяется от 0.51 до 1.92 мг/кг. Максимальное содержание данного элемента обнаружено в растительности природных комплексов г. Южный Басег; оно превышает кларк растений в 9 раз. Аналогичная аномалия характерна и для другого токсичного элемента – кадмия, хотя его максимальное содержание (0.2 мг/кг) не превышает верхнего предела кларка кадмия в растительности суши.
Аккумуляция практически всех ТМ в листве березы более высокая, чем в хвое ели и пихты. Более активное накопление свинца идет в хвое ели и пихты. Анализ коэффициентов биологического поглощения лиственных и хвойных пород показал их слабую дифференциацию между природными комплексами горы Северный Басег (площадки № 1 и 2) и зональными ландшафтами (Глазовский, 1987; Добровольский, 1998). Для данных природных комплексов характерно активное биологическое поглощение марганца, цинка, стронция, бария, меди (табл. 5), что подчеркивает катионо-фильный характер биогеохимической специализации растений лесных ландшафтов.
На склонах горы Южный Басег (площадки № 6, 8) происходит изменение состава ассоциации наиболее биологически активных тяжелых металлов и увеличиваются видовые различия в накоплении элементов. В листве березы продолжают активно накапливаться цинк, марганец, стронций, барий. Для хвойных деревьев Кб марганца, бария значительно снизился: марганца – в 2 раза, бария – в 3
раза. Увеличилось биологическое поглощение у всех древесных пород свинца в 2 раза, ванадия – в 1.5–2 раза, хрома – в 14 раз, кадмия – в десятки раз.
Таблица 4
Среднее содержание тяжелых металлов в фитомассе древесных растений горно-таежных ландшафтов (1994–2002 гг.)
№ площадки |
Субстрат |
Содержание элемента, мг/кг |
|||||||||||
Ni |
Co |
Cr |
Mn |
V |
Cu |
Zn |
Pb |
Cd |
Mo |
Ba |
Sr |
||
1 |
Хвоя |
1.93 |
0.29 |
0.77 |
455.66 |
0.37 |
2.53 |
11.96 |
0.70 |
0.00 |
0.22 |
34.64 |
15.65 |
Лист березы |
4.66 |
0.60 |
0.82 |
642.60 |
1.20 |
3.68 |
86.92 |
0.81 |
0.02 |
0.28 |
96.12 |
27.31 |
|
2 |
Хвоя |
1.11 |
0.24 |
0.77 |
432.23 |
0.40 |
2.93 |
24.44 |
0.93 |
0.00 |
0.15 |
53.36 |
10.62 |
Лист березы |
3.15 |
0.48 |
0.80 |
611.39 |
1.05 |
4.14 |
65.31 |
0.85 |
0.00 |
0.23 |
82.21 |
15.17 |
|
4 |
Хвоя |
1.15 |
0.16 |
0.98 |
370.82 |
0.69 |
2.91 |
13.55 |
1.53 |
0.00 |
0.05 |
10.23 |
10.25 |
Лист березы |
2.81 |
0.44 |
0.89 |
487.32 |
1.17 |
3.99 |
43.14 |
0.77 |
0.00 |
0.18 |
18.48 |
14.09 |
|
5 |
Хвоя |
0.54 |
0.20 |
0.59 |
282.50 |
0.84 |
2.68 |
14.95 |
0.91 |
0.00 |
0.13 |
8.95 |
3.13 |
Лист березы |
2.74 |
0.42 |
0.97 |
360.42 |
2.04 |
3.70 |
67.34 |
0.51 |
0.00 |
0.19 |
22.98 |
18.40 |
|
6 |
Хвоя |
1.94 |
0.42 |
0.74 |
314.43 |
1.20 |
2.67 |
10.60 |
1.24 |
0.02 |
0.06 |
22.88 |
7.43 |
Лист березы |
6.47 |
0.65 |
12.81 |
573.02 |
1.91 |
4.52 |
63.43 |
1.72 |
0.05 |
0.06 |
51.11 |
18.22 |
|
8 |
Хвоя |
1.61 |
0.18 |
1.19 |
333.96 |
1.10 |
3.91 |
17.29 |
1.92 |
0.00 |
0.08 |
21.88 |
6.28 |
Лист березы |
2.73 |
0.45 |
1.08 |
530.84 |
1.86 |
3.85 |
59.68 |
1.31 |
0.20 |
0.23 |
43.96 |
14.07 |
|
Среднее значение |
Хвоя |
1.38 |
0.25 |
0.84 |
364.93 |
0.77 |
2.94 |
15.47 |
1.20 |
0.00 |
0.11 |
25.32 |
8.89 |
Лист березы |
3.76 |
0.51 |
2.90 |
534.27 |
1.54 |
3.98 |
64.30 |
1.00 |
0.05 |
0.19 |
52.48 |
17.88 |
|
Кларк* |
<3.7 |
0.012.0 |
0.020.2 |
15-500 |
<0.002 |
5-30.0 |
1.2-73 |
<0.2 |
0.080.28 |
0.031.0 |
1-198 |
* – Кларк растительности суши, по А. Кабата-Пендиас и др., 1989.
Таблица 5
Ряды коэффициентов биологического поглощения в горно-таежных ландшафтах
№ площадки |
Субстрат |
Кб |
|||||
> 20 |
10–20 |
5–10 |
1.0–5 |
0.1–1.0 |
<0.1 |
||
1 |
Хвоя ели, пихты |
Mn 31 , Mo 21 , Sr 20 |
Zn 11 |
Ba 8 , Cu 7 , Ni 6 |
Co 2,1 , Pb 2,1 |
Cr 0,9 , V 0,4 |
Cd |
Лист березы |
Zn 80 , Mn44, Sr 35 , Mo 28 , Ba 21 |
Ni 14 , Cu 11 |
Co 4,4 , Pb 2,4 , V 2 , Cr 1 |
Cd |
|||
2 |
Хвоя ели, пихты |
Mn 25 |
Zn 18 , Ba 14 , Sr 13 |
Cu 8 |
Mo 4,1 , Ni 3,0 , Co 3,0 , Pb 2,6 |
Cr 0,8 , V 0,5 |
Cd |
Лист березы |
Zn 50 , Mn 35 , Ba 21 |
Sr 19 , Cu 11 |
Ni 9 , Co 6 , Mo 6 |
Pb 2,4 , V 1,6 |
Cr 0,8 |
Cd |
|
6 |
Хвоя ели, пихты |
Mn 17 , Sr 13 |
Zn 9 , Cu 9 , Ba 7 |
Ni 3,6 , Pb 3,3 , Mo 2,8 , Co 2,5 , V 1,4 |
Cr 0,8 ,Cd 0,2 |
||
Лист березы |
Zn 55 , Sr 32 , Mn 32 |
Ba 15 , Cu 15 , Cr 14 , Ni 12 |
Pb 4,6 , Co 3,9 , V 2,3 , Mo 1,4 |
Cd 0,6 |
|||
8 |
Хвоя ели, пихты |
Mn 16 , Zn 12 , Cu 10 |
Sr 7 , Pb 5 |
Mo 4,3 , Ba 3,5 , Ni 3,3 , Co 1,2 , V 1,1 , Cr 1,1 |
Cd |
||
Лист березы |
Zn 40 , Mn 16 |
Cd 16 , Sr 16 , Mo1 3 , Cu1 0 |
Ba 7 , Ni 6 |
Pb 3,4 , Co 3,1 , V 2,0 , Cr 1,0 |
Для определения глубины воздействия загрязнения тяжелыми металлами на природный комплекс с позиций проникновения их в пищевую цепь и влияния на фауну изучался микроэлемент-ный состав биосубстратов мелких млекопитающих, отловленных в очаге загрязнения (табл. 6). Наибольшее число микроэлементов обнаружено в печени мышовки – 259.3 мг/кг. В органах животных по валовому содержанию преобладают биофильные элементы – Mn, Cu и Zn. Их концентрации в печени изменяются от 14 до 88 мг/кг. Наи- меньшие валовые содержания Co, Cr, Mo, Be. Превышение среднего содержания в биосубстратах животных (Овчинников, 1990) обнаружено по более широкому спектру ТМ, чем, например, в почве и растительности. Наибольшие превышения отмечены по Mn (в 441 раз – в печени крота), Be (в 226 раз – в печени бурозубки), Cr (в 20 раз – в печени мышовки), Ba (в 20.5 раза – в печени мышовки), V (в 8 раз – в печени мышовки), Cu (в 11.5 раза – в печени крота), Zn (в 3 раза – в печени мышовки), Mo (в 4 раза – в печени мышовки).
Таблица 6
Микроэлементный состав биосубстратов мелких млекопитающих заповедника «Басеги» (фитоценозы бассейна Малого Басега, 1996 г.)
Характер субстрата |
Зольность, % |
Содержание элементов в плотном остатке, мг/кг сухой массы |
|||||||||||||
Ni |
C o |
Cr |
Mn |
V |
Cu |
Zn |
Pb |
Cd |
Mo |
Ba |
Sr |
Be |
Всего |
||
Печень крота |
4.3 |
0.9 |
0.4 |
0.8 |
43.0 |
1.3 |
25.8 |
17.2 |
0.9 |
0.9 |
0.4 |
8.6 |
8.6 |
0.04 |
149.1 |
Печень крота |
4.3 |
1.5 |
0.3 |
1.0 |
88.2 |
0.9 |
24.5 |
44.1 |
2.0 |
2.5 |
0.5 |
9.8 |
8.8 |
0.05 |
224.5 |
Печень мышовки |
16.4 |
3.3 |
0.8 |
1.6 |
24.6 |
1.6 |
16.4 |
49.2 |
2.5 |
- |
0.8 |
16.4 |
84.8 |
- |
259.3 |
Печень бурозубки |
8.0 |
0.7 |
0.4 |
0.8 |
32.0 |
0.8 |
14.4 |
24.0 |
1.2 |
2.4 |
0.4 |
8.0 |
8.0 |
0.08 |
139.8 |
Печень крота |
4.6 |
0.5 |
0.5 |
1.4 |
32.2 |
0.9 |
27.6 |
41.4 |
1.8 |
2.3 |
0.5 |
9.2 |
4.6 |
- |
165.2 |
Печень полевки |
5.2 |
0.8 |
0.2 |
0.8 |
20.8 |
0.9 |
9.4 |
26.0 |
0.8 |
- |
0.4 |
10.4 |
5.2 |
- |
111.4 |
Среднее содержание в биосубстратах животных (по Овчинникову, 1990) |
0.8 |
0.3 |
0.08 |
0.2 |
0.2 |
2.4 |
16.0 |
2.0 |
0.5 |
0.2 |
0.8 |
14.0 |
0.3 х 10 -2 |
Анализ содержания химических элементов в компонентах экосистем заповедника «Басеги» позволил выявить сложившуюся на период исследования локальную трансформацию естественных биогеохимических показателей в результате аккумуляции ТМ в почвенно-биотических компонентах заповедных экосистем. Пропорциональное изменение содержаний элементов в перечисленных субстратах свидетельствует о поступлении данных химических элементов с воздушными потоками.
Список литературы Оценка современного биогеохимического состояния заповедных экосистем Пермского края
- Аржанова В.С., Елпатьевский Л.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. Спб.: Наука, 1990. 197 с.
- Вострокнутов Г.А. Временное методическое руководство по проведению геохимических исследований при геоэкологических работах. Екатеринбург: Уралгеология, 1991. 137 с.
- Геннадиев А.Н., Глазовская М.А. География почв с основами почвоведения: Учебник М.: Высш. шк., 2005. 461 с.
- Геохимия окружающей среды/Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Яншин и др. М.: Недра, 1990. 335 с.
- Глазовский Н.Ф. Биогеохимический круговорот в различных природных зонах СССР//Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. М.: Наука, 1987. С. 56-64.
- Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Наука, 1998 413 с.
- Кабата-Пендиас. А., Пендиас Х. и др. Микроэлементы в почвах и растениях. М., 1989.
- Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. В 2-х ч. Апатиты: Изд-во Кольского науч. центра РАН, 1996. 213 с.
- Обухов А.И. Теория и практика рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами//Тез. докл. VII Всесоюз. съезда почвоведов. Кн 1. Новосибирск: Наука, 1989. С. 209.
- Овчинников Л.Н. Пркладная геохимия. М.: Недра, 1990. 248 с.
- Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафтов: Учеб. пособие. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Астрея-2000, 1999. 786 с.