Радиоэкологические особенности почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Радиоэкологические особенности почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья

УДК: 574.2.043

Захарихина Л.В.,

Литвиненко Ю.С.

ВНИИ цветоводства и субтропических культур

ООО ЭкоГеоЛит

Аннотация

Изучение общих радиоэкологических особенностей почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья (района местоположения новых автомобильных трасс и железнодорожных путей Олимпийской стройки 2014 г.) позволило выявить в среднем течении реки природный щелочной геохимический барьер, обусловленный сменой горных пород территории: нейтральных аргиллитов и алевролитов на щелочные карбонатные. При перемене среды на щелочную с соответствующим осаждением химических элементов (в том числе радиоактивных) из природных растворов (установлено снижение содержаний элементов в водах реки) происходит сорбция Th и U почвами и растениями. В региональных условиях на геохимическом барьере более интенсивная сорбция почвами установлена для U относительно Th, для мхов характерна обратная тенденция. Геохимический барьер является перспективным объектом для слежения за возможными изменениями почвенно-растительного покрова при возрастающей техногенной нагрузке. В целом для территории установлен устойчивый качественный, относительно богатый (в сравнении с кларками) геохимический состав почв и растений в пределах всей долины реки от истоков до ее приустьевой части. Явных гео- и радиохимических аномалий, связанных с условиями техногенеза в почвенно-растительном покрове долины, не выявлено. Уровень мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (МЭД) у поверхности Земли (в среднем 20-27 мкР/ч на горной территории и 9-17 мкР/ч на выположенной части) уступает естественному уровню этого показателя для открытых горных территорий средней полосы России. С учетом названных региональных особенностей можно выделить два фактора формирования гео- и радиохимических характеристик почвенно-растительного покрова территории. Первый - известное геохимическое богатство горных пород субтропиков Черноморского побережья, которое отражается в составе почв и растений (повышенные кларки концентраций для них большинства химических элементов). Второй - отсутствие на территории курортной инфраструктуры и небольших населенных пунктов долины реки индустриальных объектов техногенеза, могущих существенно изменить состав почв и растений, формирующихся в данном случае под влиянием более сильного природного фактора.

Ключевые слова: РАДИОЭКОЛОГИЯ, ТОРИЙ И УРАН, АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЯ, ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗА ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ У ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

щелочь геохимический барьер растительный покров

Введение

В соответствии с картой радиационного загрязнения России территория г. Большой Сочи входит в район с повышенной радиационной опасностью за счет распространения здесь горных пород (битуминозные сланцы, тёмно-синие аргиллиты, алевролиты), богатых широким спектром химических элементов, в том числе радиоактивных. Закладка при строительстве олимпийских объектов в г. Сочи новых тоннелей дороги Адлер - Красная поляна (долина р. Мзымта) сопровождалась дополнительным вовлечением в миграционные природные процессы химических, в том числе радиоактивных элементов, поступающих в компоненты среды из вскрываемых подземными выработками глубинных горных пород. Сегодня, по прошествии ряда лет после завершения строительства необходима оценка возможных изменений радиоэкологической ситуации природных сред долины р. Мзымта при увеличившейся техногенной нагрузке.

Объекты и методы исследований

Изучен почвенно-растительный покров долины реки Мзымта от истоков водотока до его устья. Река Мзымта - самая крупная река Главного Кавказского хребта, берет свое начало из небольшого озера на высоте 2440 м и впадает в Черное море в Адлерском районе г. Сочи [1]. Длина реки - 89,7 км, площадь водосбора - 885 км². Основными притоками являются река Ачипсе и ее приток Лаура, а также реки: Пслух, Чвижепсе, Кепша, Тихая. Все перечисленные крупные притоки, за исключением р. Тихая, впадают в Мзымту с правого берега. Русло реки извилистое, слаборазветвленное, берегами служат уступы террас высотой до 10 м. Долина в верховьях реки V-образная. Крутизна склонов - 30-35 °, местами увеличивается до 40-50 °. При выходе на Адлерскую низменность р. Мзымта течет по широкой, хорошо разработанной долине с невысокими уклонами.

Для характеристики почв долины р. Мзымта была выполнена их диагностика в соответствии с Классификацией почв России 2008 г. [2]. Исследованы, преимущественно, аллювиальные гумусовые (дерновые) почвы пойменной поверхности р. Мзымта. В ее верхнем течении, где долина имеет V-образный характер, изучены также зональные почвы (буроземы типичные сильно скелетные) крутых (до 25-30 °) склоновых поверхностей высоких террас реки.

Внутри ключевых участков (далее к. у.) описание и опробование почв проводилось по нескольким точкам наблюдений: в верховьях реки (к. у. 1-3) - от поймы до склоновых поверхностей высоких террас реки (по 5 точек); в среднем и нижнем течении водотока (к. у. 5-7) - от низкой поймы реки до ее (поймы) высокого уровня (по 3 точкам). Опробование верхних органоминеральных горизонтов почв в каждой точке наблюдений выполнялось методом конверта: с пяти проб, отобранных в точке наблюдений этим методом, для аналитических исследований формировалась одна усредненная проба. В пределах к. у. по точкам выполнялись опробования мхов и измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли (рис. 1). МЭД гамма-излучения измерялась на высоте 0.1 м над поверхностью Земли дозиметром ДРГ-01Т1, проходившим регулярную ежегодную поверку. В каждой точке наблюдений производилось от 5 до 8 замеров с последующим осреднением.

С учетом геологических условий местности [3] и расположения основных техногенных объектов, являющихся потенциальными источниками загрязнения почв, ключевые участки по исследованию почв и замеру мощности экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли заложены на следующих участках долины реки.

Точка Мз 1а расположена в самом верховье р. Мзымта в 5 км от истока, ниже выхода реки из оз. Кардывач, на территории Кавказского государственного природного биосферного заповедника (КГПБЗ) (рис. 1). Высота створа - 1820 м.

Точка Мз 1 расположена в 12.5 км ниже по течению от точки Мз 1а, на границе Кавказского государственного природного биосферного заповедника (КГПБЗ), на удалении от всех техногенных источников загрязнения и известных геохимических аномалий радиоактивных элементов (рис. 1). Высота створа - около 1300 м.

Точка Мз 2 находится в 16 км ниже по течению от точки Мз 1, выше по течению от крупного потенциального источника загрязнения - горно-рекреационного и спортивно-туристического комплекса Красная Поляна (рис. 1). В последние годы на левобережье р. Мзымта в интервале между точками Мз 1 и Мз 2 ведется активное строительство новых туристических баз и горнолыжных курортов. Высота створа - 680 м.

Точка Мз 3 находится в 15.5 км ниже по реке от точки Мз 2, непосредственно ниже по течению от комплекса Красная Поляна, населенного пункта Эстосадок и впадения правого притока Бешенка (рис. 1). Высота створа - 360 м.

Точка Мз 5 расположена в 13.5 км ниже точки Мз 3, в предгорной части реки, ниже по течению от крупных правобережных притоков Чвижепсе и Кепша и одноименных им населенных пунктов (рис. 1). Между точками Мз 3 и Мз 5 непосредственно вдоль берегов реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути из Адлера в Красную Поляну. Высота створа - 190 м.

Рис. 1. Карта-схема объектов исследований 1 - ключевые участки; 2-3 - значения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения у поверхности Земли: над чертой - размах значений, под чертой - средние показатели для территории поймы (2) и склона (3), соответственно.

Точка Мз 6 расположена в 8 км ниже точки Мз 5, где р. Мзымта протекает по сильно расчлененной приморской равнине (рис. 1). Как и в предыдущем интервале, непосредственно вдоль берегов реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути. Высота створа - 110 м.

Точка Мз 7 находится в 14 км ниже точки Мз 6 и в 5 км выше устья р. Мзымта на окраине Адлера, в районе частного сектора (Молдовка) (рис. 1). В интервале между точками Мз 6 и Мз 7 вдоль реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути Адлер - Красная Поляна, на правом и левом берегах располагаются мелкие населенные пункты. Высота створа - около 30 м.

Согласно геологической карте [3], по составу почвообразующих пород, слагающих долину р. Мзымта, выделяется четыре основных интервала: от истоков до точки Мз 1а (рис. 1) река размывает юрские габбро-диориты и граниты; от точки Мз 1а до точки Мз 3 река течет, в основном, по терригенным (обломочным) породам, представленным юрскими аргиллитами с прослоями алевролитов, песчаников, сидеритов с конкрециями пиритов; от точки Мз 3 до отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 русло проходит поперек залегания осадочных пород, представленных: в интервале до точки Мз 5 меловыми пестроцветными аргиллитами с прослоями песчаников, алевролитов, мергелями с прослоями известняков, известняками с прослоями мергелей; ниже точки Мз 5 - юрскими известняками с прослоями гравелитов и песчаников; от отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 до ее устья в основании современных аллювиальных отложений залегают палеогеновые и неогеновые глины, мергелистые глины с алевролитами, песчаниками, редко - меловые известняки и мергели.

Для сравнения количественных характеристик Th и U в исследуемых почвах и растениях долины р. Мзымта относительно общего распространения этих элементов в глобальном масштабе (кларков) рассчитаны их кларки концентрации (Кк) как отношение валовых содержаний элементов (С) к кларкам (К): Кк=С/К. В качестве кларков принята общая распространенность химических элементов в почвах и живой массе растений континентов [4]. При интерпретации результатов используется традиционно применяемая в геохимии терминология: Кк >1 - избыточные элементы, Кк <1 - дефицитные химические элементы.

Местные геохимические фоны (Сф) Th и U в почвах долины р. Мзымта рассчитаны как средние арифметические значения содержаний элементов в пробах, отобранных в точке Мз 1, расположенной на удалении от всех источников возможного загрязнения. Способ расчета учитывал небольшой размах значений Сф этих элементов.

Для выявления связей Th и U с другими химическими элементами, позволяющих оценить особенности формирования геохимического состава почв и растений и сделать выводы об источнике поступления в среду конкретного элемента, изучен валовый состав почв и растений по широкому (69 элементов) спектру химических элементов с применением количественного ICP анализа. Выполнены расчеты коэффициентов корреляции между поведением Th и U и других химических элементов в почвах и растениях долины реки от ее верховий до приустьевой части. Эколого-геохимическое состояние почв и растений по содержанию Th и U оценивалось в каждой точке пробоотбора по коэффициенту концентрации Ксi элемента в среде, равному отношению его фактического содержания в точке наблюдения (Сi) к местному фону (Сфi) [5]. С целью установления состояния почв и растений по всему спектру химических элементов, определяемых методом количественного анализа ICP, выполнено определение уровня загрязнения почв относительно местного геохимического фона с использованием методики Ю.Е. Сает и Н.Г. Гуляевой [5, 6]. В каждой точке отбора почв и растений рассчитаны коэффициенты концентрации химических элементов по формуле:

Кс = Ci/Cфi,

где Ci - содержание i-го элемента в почве, Сфi - фоновое содержание этого элемента в почве.

На основе рассчитанных значений Кс выполнен расчет суммарного показателя загрязнения Zс по формуле [6]:

Zс = УКс- (n - 1),

где n - число учитываемых загрязняющих веществ.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Zс имеет следующие категории: допустимая - менее 16, умеренно-опасная - 16-32, опасная - 32-128 и чрезвычайно опасная - более 128 [6]. Допустимые валовые концентрации (ПДК, ОДК) рассматриваемых элементов в почвах составляют в мг/кг: Mn - 1500 (ПДК), Ni - 40 (ОДК), Cu - 66 (ОДК), Zn - 110 (ОДК), Sb - 4.5 (ПДК), V - 150 (ПДК), As - 2 (ПДК) и 5 (ОДК), Pb - 32 (ПДК) и 65 (ОДК), Cd - 1.0 (ОДК) (ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7. 2511-09) [7].

Результаты исследований и их обсуждение

Общая эколого-геохимическая характеристика почв долины р. Мзымта

Сравнительный анализ особенностей элементного состава почв долины реки Мзымта с общей распространенностью элементов в почвах континентов (кларки для почв) [4] выявил следующие региональные закономерности почвенного покрова характеризуемой территории (табл. 1).

Таблица 1. Распространенность химических элементов в почвах континентов (К - кларк по [4]) и почв долины р. Мзымта, в мг/кг

Элементы	К	Аллювиальные почвы	Буроземы типичные
		Ключевые участки
		Мз1	Мз2	Мз3	Мз5	Мз6	Мз7	Мз1	Мз2	Мз3
Li	30	66,1	95,4	66,8	67,5	68,3	64,8	75,5	115,1	63,9
Be	1,5	2,34	2,87	2,17	2,15	2,19	2,11	2,68	3,25	2,06
Na	6300	1,44	1,54	1,59	1,46	1,59	1,60	1,40	1,78	1,41
Mg	6300	1,26	1,50	1,69	1,53	1,40	1,61	1,21	1,82	1,34
Al	71300	10,4	17,1	10,3	10,3	10,6	10,3	10,8	23,8	9,6
K	13600	2,70	3,45	2,64	2,60	2,63	2,54	2,96	4,06	2,43
Ca	13700	0,66	0,71	1,38	2,50	1,28	3,05	0,66	0,53	1,48
Sc	8	13,9	15,2	14,7	13,9	13,6	14,3	14,2	16,5	12,8
Ti	3700	0,39	0,57	0,40	0,46	0,42	0,47	0,36	0,74	0,34
V	90	151	174	162	163	158	164	154	189	145
Cr	60	90,5	112	147	123	104	128	90,1	114	123
Mn	500	0,19	0,43	0,15	0,16	0,16	0,15	0,23	0,59	0,15
Fe	3800	4,96	6,66	5,46	5,44	5,20	5,46	4,90	8,13	4,79
Co	9	20,8	26,8	18,0	17,6	17,0	16,5	24,3	34,9	16,6
Ni	20	55,8	72,8	68,6	65,6	64,0	64,1	60,9	90,8	61,5
Cu	23	60,3	108,7	53,9	56,7	61,3	56,0	72,7	153,7	50,3
Zn	60	151	164	170	133	173	138	178	197	200
Ga	20	18,6	21,2	18,6	18,5	18,3	18,2	19,8	23,5	16,9
As	6	28,9	60,8	24,8	24,1	20,3	19,0	30,6	71,2	19,5
Se	0,4	0,30	0,88	1,07	1,16	1,13	0,80	0,30	1,45	1,13
Rb	70	129	153	130	130	130	127	145	165	125
Sr	220	94	120	130	150	130	163	95	114	131
Y	25	9,5	9,5	10,1	12,6	12,6	12,8	9,0	9,9	9,1
Nb	11	17,3	23,8	12,0	17,8	24,5	39,8	8,2	11,7	6,5
Mo	2	3,07	6,49	2,63	3,42	3,66	6,95	1,26	2,10	0,97
Cd	0,16	0,23	0,17	0,16	0,21	0,31	0,21	0,24	0,23	0,20
Sn	1,1	4,34	1,55	1,79	1,58	1,50	0,78	2,84	2,87	2,30
Sb	0,9	2,31	2,38	1,92	1,72	1,96	2,12	1,95	2,15	1,66
Cs	3	9,20	7,98	6,25	5,95	6,46	5,50	11,0	15,77	6,60
Ba	500	283	302	318	321	321	168	400	595	417
La	40	12,3	16,3	12,0	17,5	17,3	19,7	10,9	14,2	10,8
Ce	50	32,1	42,0	30,5	41,1	41,4	43,7	31,3	40,7	29,0
Pr	7	3,24	4,37	3,09	4,12	4,17	4,29	3,08	4,42	2,75
Nd	33	15,2	20,5	14,5	19,3	19,3	19,8	15,1	22,0	13,4
Sm	5	3,92	5,02	3,75	4,47	4,61	4,59	4,11	5,81	3,45
Eu	1	0,82	1,04	0,86	0,96	0,97	1,01	0,84	1,18	0,78
Gd	4	3,05	3,73	3,02	3,43	3,56	3,55	3,15	4,18	2,71
Tb	0,7	0,42	0,50	0,45	0,50	0,54	0,53	0,43	0,55	0,40
Dy	5	2,14	2,38	2,32	2,60	2,77	2,76	2,13	2,57	2,06
Ho	0,6	0,36	0,38	0,41	0,46	0,49	0,48	0,36	0,41	0,37
Er	2	0,97	1,01	1,04	1,29	1,37	1,32	0,94	1,05	0,93
Tm	0,4	0,15	0,16	0,18	0,20	0,21	0,22	0,15	0,16	0,17
Yb	3	0,84	0,81	0,89	1,16	1,24	1,16	0,82	0,82	0,83
Lu	0,35	0,12	0,12	0,13	0,16	0,16	0,17	0,12	0,11	0,12
Hf	7	9,46	9,49	10,1	12,6	12,6	12,80	8,95	9,88	9,14
Ta	1	1,01	0,74	0,75	1,06	1,21	1,16	0,85	0,58	0,66
W	1	0,53	0,75	0,49	0,56	0,55	0,61	0,52	0,75	0,41
Tl	0,3	1,38	1,63	1,62	1,77	1,40	1,63	1,35	1,76	1,97
Pb	20	0,57	0,77	0,58	0,59	0,60	0,56	0,62	0,90	0,56
Bi	0,2	50,3	45,1	32,1	27,5	31,7	24,6	59,0	55,6	33,8
Th	6,5	0,53	0,65	0,54	0,46	0,47	0,41	0,61	0,71	0,49
U	1,5	5,40	7,07	5,36	6,52	6,67	6,57	5,71	7,56	5,29
Zc	0	7.83	4.66	7.22	4.69	10.15	0	9.13	0

Примечание. Содержание Rh, Pd, Ag, Te, Re, Ir, Pt, Au во всех пробах ниже предела обнаружения метода: < 0.01, 0.01, 0.01, 0.2, 0.0009, 0.01, 0.05, 0.05, соответственно.

Относительно общей распространенности химических элементов в почвах континентов валовые содержания большинства из них (в среднем 40 из 51) в почвах всей долины реки выше кларковых значений или близки к ним (Кк ? 1) (табл. 2). Спектры избыточных и дефицитных элементов для почв района, имеющих величины кларков концентраций соответственно выше и ниже единицы, фактически не меняются на протяжении всей долины реки.

В группу химических элементов, имеющих максимальные Кк (> 2) в почвах всех исследованных к. у., входят: Li, Na, Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sb, Cs, Bi. Приведенный спектр элементов условно можно назвать «смешанным». В его состав входят как элементы типоморфные для горных пород среднего и основного составов (содержащиеся в них в повышенных концентрациях относительно кислых пород): Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, так и кислого состава: Li, Na, Sb, Cs, Bi. Обращает на себя внимание еще более стабильный, не меняющийся на всем протяжении долины реки спектр дефицитных для почв элементов, включающий в той или иной степени всю группу редкоземельных элементов и по отдельным к. у. дополнительно - Ba.

Таблица 2. Геохимические формулы для почв долины р. Мзымта

Кк > 3	> 3- 2	> 2 - 1	> 1 - 0.5	> 0.5
Аллювиальные почвы
верховье реки, к.у. Мз-1 (фон)
Sn, As, Mn	Sb, Ni, Cs, Mo, Nb, Na, Bi, Mg, Cu, Pb, Zn, Co, Li, K, Tl, Sc, V, Rb, Cr	W, Al, Be, Fe, Cd, Ga, Eu, Th, Se, Sm, Gd, Ce, Ho, Tb, Ta, U	Er, Pr, Ca, Nd,	Dy, Sr, Y, Tm, Lu, La, Ba, Yb, Hf
верховье реки, к.у. Мз-2 - Мз-3
As, Mn, Mo, Ni, Bi, Sb, Cu, Se	Mg, Na, Nb, Li, Cr, Zn, Co, K, Tl, Rb, Cs, V, Pb, Be	Al, Fe, W, Ga, Th, Eu, Sm, Gd, Ca, Ce, Sn, Tb, Ho, Ta, Sr	Pr, U, Er, Nd, Dy	Tm, Y, La, Lu, Yb, Ba, Hf
среднее течение реки, к.у. Мз-5 - Мз-6
As, Ni, Mn	Se, Cu, Zn, Na, Bi, Mg, Li, Cs, Sb, Tl, Co, K, Nb, Cr, Rb, V, Mo, Sc, Cd, W	Pb, Al, Be, Fe, Sn, Ca, Th, Eu, Ga, Sm, Gd, Ce, Ho, Tb, U, Er, Ba, Sr, Pr, Nd, Ta	Dy, Tm, Y, Lu	La, Yb, Hf
нижнее течение реки, к.у. Мз-7
Nb, Mo, Ni, As, Mn, Mg, Na	Cu, Sb, Zn, Ca, Li, Cr, Bi, Se, Tl, K, Cs, Co, V, Rb, Sc, W	Al, Fe, Be, Cd, Pb, Th, Ru, Sm, Ga, Gd, Ce, Ho, Tb, Sr, U, Sn, Er, Pr, Ta, Nd	Dy, Tm, Y, La, Lu	Yb, Ba, Hf
Буроземы типичные
верховье реки, к.у. Мз-1 (фон)
As, Mn, Cs	Cu, Bi, Ni, Zn, Pb, Co, Sn, Li, Na, K, Sb, Rb, Tl, Mg, Be, Sc, V, Al	Cr, Cd, W, Fe, Ga, Th, Eu, Sm, Ba, Gd, Se, Nb, Mo, Ce,Tb, Ho, U, Ta	Ca, Er, Nd	Pr, Sr, Dy, Tm, Y, Lu, La, Yb, Hf
верховье реки, к.у. Мз-2 - Мз-3
As, Mn, Cu, Ni, Cs, Zn, Se, Bi	Li, Co, Na, Mg, Tl, K, Sn, Al, Pb, Sb, Rb, Cr, W, V, Sc, Be, Fe	Cd, Ga, Ba, Th, Eu, Sm, Gd, Nb, Mo, Ca, Ce, Tb, Ho, Ta, U, Sr	Nd, Pr, Er, Dy	Tm, Y, Lu, La, Yb, Hf

Устойчивый элементный качественный состав почв, отсутствие в них выраженных геохимических аномалий свидетельствуют о том, что ведущим фактором формирования геохимических особенностей почв является состав горных пород. Даже на участках долины реки с существенной техногенной нагрузкой: ниже по течению от комплекса Красная Поляна (к. у. Мз 3); ниже правобережных притоков Чвижепсе и Кепша и одноименных им населенных пунктов (к. у. Мз 5) и на окраине г. Адлера, в районе частного сектора (Молдовка) (Мз 7) ни качественный, ни количественный состав химических элементов с повышенными содержаниями не меняется.

Относительно более богатый элементный состав почв в районе к. у. Мз 2, расположенном выше всех основных объектов техногенеза, также свидетельствует в пользу этого вывода (рис. 2). В почвах названного участка повышено содержание большого спектра элементов, в наибольшей степени: Mn, Cu и As. При этом данная закономерность характерна не только для аллювиальных почв, могущих испытывать фактор техногенеза от вновь строящихся горнолыжных курортов на левобережье реки (рис. 2а). Повышенное содержание названных элементов установлено также для буроземов типичных сильно скелетных, развитых на крутых склонах высоких террас реки, где фактор техногенной нагрузки маловероятен (рис. 2б).

Рис. 2. Клаки концентраций избыточных химических элементов долины р. Мзымта для аллювиальных почв (а) и буроземов типичных (б)

Богатый элементный состав почв в районе к. у. Мз 2 обусловливает генезис горных пород участка. Как указано выше, это единственное место долины реки, где развиты терригенные (обломочные) аргиллиты. Существенно раздробленные (за счет высокой крутизны склонов - до 35-40 ⁰) аргиллиты, залегающие, как показало морфологическое описание почв, фактически с поверхности, определяют относительное богатство элементами почв этой территории. Подтверждают отсутствие техногенного загрязнения почв долины р. Мзымта показатели их суммарного загрязнения (Zс), имеющие по всей долине крайне низкие для территории с антропогенной нагрузкой величины, соответствующие допустимому уровню загрязнения почв (Zс - менее 16) (табл. 1, последняя строка). При этом оценка содержания ряда элементов, для которых разработаны нормативы, относительно установленных ПДК и ОДК дополнительно свидетельствует об общем повышенном региональном геохимическом фоне почв изученного района. За исключением Cd, Sb и Pb, по всем элементам установлено превышение нормативов ПДК и ОДК. Наиболее высокие величины долей ПДК и ОДК характерны для As (до 30ПДК и 12ОДК). Данная особенность, разумеется, обусловлена повышенным региональным фоном названного элемента в почвах.

В целом отсутствие геохимических техногенных аномалий в почвах долины реки следует связывать с двумя факторами. Первый - природный, это известное геохимическое богатство региональных горных пород, которое отражается в составе почв района. Второй - отсутствие на территории курортной инфраструктуры и небольших населенных пунктов индустриальных объектов техногенеза, могущих существенно изменить состав почв, формирующихся под влиянием в данном случае более сильного природного фактора.

Th и U в почвах долины р. Мзымта

Содержание Th в почвах долины р. Мзымта близко к кларковым значениям, средний Кк элемента составляет 0.96. Содержание U, в сравнении с общей распространенностью элемента в почвах континентов, несколько ниже, средний Кк имеет значение 0.62 единицы. Явных геохимических аномалий Th и U ни в одной из точек наблюдений не установлено. Изменение содержания радиоактивных элементов в почвах долины от верховий реки до ее приустьевой части можно проследить по графикам коэффициентов концентраций (Кс) элементов, учитывающим вариации Th и U в почвах каждого ключевого участка (Сi) относительно фоновых показателей (Сф), принятых по к. у. Мз 1 (рис. 3).

Рис. 3. Коэффициенты концентрации (Кс) Th и U их Th/U отношение для аллювиальных почв долины реки Мзымта (а) и растений (б) в сравнении с аналогичными показателями для поверхностных вод реки (в)

В почвах долины реки в ее верхнем течении (к. у. Мз1 - Мз3) наблюдается рост содержания Th относительно фоновых характеристик на к. у. Мз 2 и фактически отсутствие изменений содержания U. Относительно повышенное содержание тория объяснимо в целом богатым элементным составом почв на этом участке, обусловленным генезисом горных пород, сложенных терригенными (обломочными) аргиллитами (см предыдущий раздел). Отсутствие роста содержания U в почвах на данном к. у., вероятно, связано со значительно более высоким значением коэффициента его водной миграции (Кх=3,1) относительно Th (Кх=0,07) [8, 9]. Высокая подвижность элемента в данном случае не позволяет накопиться ему в почвах. В связи с этим характер изменений значений Th/U отношения в почвах верховий реки обусловлено, главным образом, изменениями содержания Th.

В среднем течении реки в пределах к. у. Мз 5 и Мз 6 наблюдается рост Кс в почвах как для Th, так и для U. Данная ситуация обусловлена сменой геологических условий на этом участке. В верховьях реки до к. у. Мз 3 река течет, в основном, по породам, представленным юрскими аргиллитами, с прослоями алевролитов, песчаников, сидеритов с конкрециями пиритов. От к. у. Мз 3 до отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 река размывает осадочные породы, представленные: меловыми пестроцветными аргиллитами с прослоями песчаников, алевролитов, мергелями с прослоями известняков, известняками с прослоями мергелей. Смена пород на этом участке долины создаёт здесь геохимический барьер, границей которого является верхний передел распространения карбонатных пород (известняки, мергели). Последние формируют смену нейтральной среды на щелочную и создают тем самым благоприятную обстановку для осаждения химических элементов из водных растворов (поверхностные, грунтовые воды) и дальнейшую сорбцию их органическим веществом почв.

На наличие геохимического барьера в среднем течении указывают аналогичные графики коэффициентов концентраций Th и U для вод реки (рис. 3 б). На к. у. Мз 5 и Мз 6 в них отмечается, напротив, падение обсуждаемых показателей. Это происходит за счет смены нейтральной среды на щелочную, обусловливающей осаждение элементов из растворов и дальнейшую сорбцию их почвами.

Накопление U в почвах происходит несколько интенсивнее, Кс его выше, чем аналогичный показатель для Th (рис. 3 а). По-видимому, эта закономерность объясняется разной геохимией элементов. При отсутствии однозначной информации о приоритетности сорбции Th и U в почвах можно лишь констатировать, что в аллювиальных региональных почвах U из природных растворов сорбируется почвой интенсивнее, чем Th. Относительно высокие Кс U в сравнении с Кс Th на данном участке долины определяют соответствующее падение здесь показателя Th/U отношения.

Безусловно, повышение содержания радиоактивных элементов в почвах среднего течения реки не связано с техногенезом, а определено природным фактором, так как в приустьевой части долины реки (к. у. Мз 7), испытывающей максимальный техногенный прессинг, отмечается падение коэффициентов концентраций Th и U.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли

Вариации мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на высоте 0.1 м над поверхностью Земли в пределах долины реки Мзымта изучены в различных ландшафтных условиях (рис. 1). Массивы результатов замеров гамма-излучения разбиты по основным ландшафтным условиям расположения точек наблюдений: склон и пойма. Проверка закона распределения значений в полученных выборках по показателям описательной статистики (асимметричность, эксцесс и коэффициенты асимметричности Пирсона) показала, что во всех из них оно подчинено нормальному закону. В соответствии с этим были рассчитаны фоновые величины МЭД гамма-излучения для ландшафтов в пределах участков как средние арифметические значения рассматриваемых совокупностей данных. В связи с малыми расхождениями полученных фоновых величин МЭД для различных ландшафтных условий обследованных территорий проведена проверка значимости этих различий с помощью двухвыборочного t-критерия Стьюдента, учитывая близость дисперсий данных в сравниваемых выборках по F-критерию Фишера.

Для долины реки установлены две наиболее общие закономерности статистически значимых вариаций гамма-излучения в различных ландшафтных условиях:

1) отмечается более высокий радиационный фон для пойменной поверхности относительно склонов; обусловлено это поступлением на территории пойм с обширных водосборных площадей вещества, обогащенного, в том числе и радиоактивными элементами;

2) относительно повышенный фон характерен для верховий реки, в горной части долины, где терригенные горные породы залегают ближе к поверхности, формируя более высокие показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

Геохимия и радиогеохимия растительности

Сравнение элементного состава мхов долины р. Мзымта (табл. 3) с глобальными кларками живого вещества показывает достаточно богатый их элементный состав.

Из 40 химических элементов, для которых есть данные о глобальных кларках, 36 имеют значения Кк существенно выше или близкие к единице (табл. 4). В сравнении с валовым содержанием элементов в почвах долины, где максимальные Кк для разных к. у. не превышают 3-5 единиц, растения обладают более богатым элементным составом. Кк группы элементов, включающей Cd, Ga, Fe, Al (для отдельных к. у. дополнительно: Hg, U, As, V, Cr), составляют величины от 10 до 90, т.е. максимальные Кк более чем на порядок превышают аналогичные показатели для почв.

Таблица 3. Распространенность химических элементов в живом веществе континентов (К - кларк по [4]) и содержание химических элементов для мхов долины р. Мзымта (к. у. Мз 1 - Мз 7) и вейника (Мз 7в) в мг/кг

<...

Эле-менты

Подобные документы

• Исследование рек Черноморского побережья Краснодарского края

  Экологические проблемы Черного моря. Геоэкологическая характеристика Краснодарского края (рельеф и климат, внутренние воды, полезные ископаемые). Анализ состояния р. Сочи, исследование качества воды р. Хоста и гидрохимический мониторинг реки Мзымта.
  
  дипломная работа [5,3 M], добавлен 09.11.2016
  

• Особенности антропогенного преобразования черноморского побережья и его эколого-геоморфологические последствия на примере Краснодарского края

  Изучение физико-географических характеристик Черноморского побережья Краснодарского края. Геологическое строение и тектонические условия района. Освоение Черноморского побережья и виды воздействия на береговую зону. Современные методы защиты берегов.
  
  дипломная работа [6,7 M], добавлен 18.09.2012
  

• Использование данных дистанционного зондирования при мониторинге деградации почвенно-растительного покрова

  Тематическая интерпретация многовременных данных дистанционного зондирования и применение результатов обработки при проведении мониторинга деградации почвенно-растительного покрова. Определение площади земель в результате их подтопления и заболачивания.
  
  презентация [8,2 M], добавлен 25.05.2016
  

• Изучение растительного покрова Черноморского побережья Туапсинского района

  Воздействие загрязнителей на окружающую среду. Воздействие нефтепродуктов на почву, воду, растительность. Физико-географическая характеристика Туапсинского района. Экологическое исследование прибрежной растительности Туапсинского морского торгового порта.
  
  дипломная работа [3,8 M], добавлен 02.09.2015
  

• Государственный природный заповедник ЭРЗИ

  Флора и фауна горной природы Джейрахско-Ассинской котловины. Высокогорный и среднегорный рельеф Большого Кавказа. Бассейн реки Терек. Долины рек заповедника Эрзи. Формирование почвенного покрова в пределах альпийского и субальпийского горных поясов.
  
  презентация [6,0 M], добавлен 10.06.2014
  

• Сравнительный анализ компонентов растительного покрова

  Историко-методологические аспекты сравнительного анализа в экологии. Меры разнообразия и близости, используемые в сравнительном анализе компонентов растительного покрова: флоры водорослей-макрофитов; субассоциации лесов р. Амур. Биоинформационная система.
  
  диссертация [3,2 M], добавлен 17.01.2016
  

• Исследование современного состояния древесно-кустарниковой и травянистой растительности на территории государственных памятников природы Костанайской области

  Анализ физико-географических условий произрастания древесно-кустарниковой растительности на территории Костанайской области. Особенности почвенного и растительного покрова отдельных типов природных ландшафтов. Правовая охрана растительного мира.
  
  курсовая работа [66,7 K], добавлен 21.07.2015
  

• Прошлое и настоящее реки Ипуть

  Историко-географическая характеристика реки Ипуть, происхождение ее названия, геологическое строение, растительный и животный мир. Изучение реки на территории с. Новые Боровичи, рекогносцировочное обследование, наблюдения реки на гидрологическом посту.
  
  творческая работа [116,2 K], добавлен 18.03.2010
  

• Флора лесных сообществ островной поймы реки Волги в административных границах Саратовского района

  Выявление видового состава сосудистых растений наиболее типичных сообществ долины реки Волга. Ознакомление с факторами формирования пойменного ландшафта. Изучение геологического строения, рельефа, климатических условий и богатства флоры Волжской поймы.
  
  курсовая работа [35,6 K], добавлен 17.04.2012
  

• Экологическое состояние Черноморского региона

  Водные объекты Украины. Чёрное и Азовское моря, озёра и реки. Климат Чёрного моря. Загрязнение морской среды. Биогены, среднегодовые концентрации. Заражение вод тяжелыми металлами. Состояние атмосферы, литосферы. Природоохранные территории.
  
  реферат [1,7 M], добавлен 30.11.2010
  

• Экологическое картографирование

  Составление топографической, почвенно-экологической и мелиоративной карт. Выполнение комплексной оценки использования природных ресурсов. Оценка почвенного покрова, растительности и угодий. Проведение инвентаризации элементарных ареалов ландшафта.
  
  курсовая работа [6,1 M], добавлен 01.12.2014
  

• Определение загрязнения путем снегомерных измерений

  Экологическая обстановка и основные загрязнители снежного покрова г. Саратова. Категории наблюдений состояния снегового покрова. Геоинформационное обеспечение снегомерной съемки, методика проведения. Карта распределения плотности снежного покрова.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 24.04.2012
  

• Особо охраняемые природные территории Красноярского края

  Государственный природный заповедник "Таймырский". Природоохранная, научно-исследовательская и эколого-просветительская деятельность учреждения. Площадь заповедника, главные реки территории. Озеро Таймыр, характеристика растительного и животного мира.
  
  презентация [3,9 M], добавлен 27.12.2012
  

• Прибрежно-водная растительность поймы реки Кубань Западного Предкавказья

  История изучения прибрежно-водной растительности поймы реки Кубань. Природно-климатическая характеристика района. Фитоценотический, биоморфологический и экологический анализы. Особенности фенологии видов-доминантов. Химический анализ вод реки Кубань.
  
  дипломная работа [5,2 M], добавлен 21.09.2012
  

• Экологическое состояние реки Волги и пути ее улучшения

  Гидрологические характеристики реки Волги. Физические формы антропогенного воздействия на нее. Анадромная миграция рыб. Физическое и химическое загрязнение реки. Загрязнение водоемов отходами сельского хозяйства. Основные пути оздоровления реки Волга.
  
  курсовая работа [55,0 K], добавлен 14.05.2015
  

• Оценка экологического состояния реки Ковы

  Оценка экологического состояния реки Ковы (Старки) на всем ее течении от истока до устья и выявление основных ее источников загрязнения. Разработка предложений по проведению мероприятий по оздоровлению реки. Прибрежная растительность и животный мир реки.
  
  реферат [92,7 K], добавлен 09.06.2010
  

• Река Днепр: его современное состояние и проблемы охраны

  Исторические сведения о Днепре и исследование водного баланса. Современное состояние реки и ее долины. Существующие проблемы и пути их разрешения, экологическое обоснование. Содержание международных программ по оптимизации состояния бассейна Днепра.
  
  курсовая работа [62,7 K], добавлен 02.06.2016
  

• Экологическое состояние и техногенная нагрузка реки Белая

  Описание экологической системы, географического положения реки Белая, протекающей в Республике Башкортостан. Природно-хозяйственные характеристики водосборного бассейна реки. Факторы загрязнения водного бассейна. Техногенная нагрузка на состояние реки.
  
  курсовая работа [124,1 K], добавлен 21.06.2012
  

• Нормирование антропогенного влияния на почвенно-растительные системы

  Раскрытие сущности математического моделирования почвенно-растительных систем и описание механизма нормирования антропогенного влияния на почвенно-растительный покров. Порядок определения допустимого загрязнения почвенного раствора марганцем и кадмием.
  
  статья [30,3 K], добавлен 18.07.2013
  

• Экологическая катастрофа в Мексиканском заливе

  Причины аварии на нефтяной платформе у берегов США в 2010 году. Процесс контролируемого выжигания нефтяного пятна у побережья штата Луизиана в Мексиканском заливе. Оценка последствий катастрофы для экосистемы, животного и растительного мира региона.
  
  презентация [944,2 K], добавлен 17.04.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам